石花洞發(fā)育在中奧陶系馬家溝組石炭巖中，由于地殼運(yùn)動的多次抬升與相對穩(wěn)定之過程，海底上升為陸地。大約在七千萬年前華北發(fā)生了造山運(yùn)動，北京西山就此而形成。爾后碳酸巖鹽逐漸被溶蝕成一系列的巖溶洞穴，石花洞就是這樣形成的。石花洞的洞體分上下七層，洞體沿東西方向展布：洞內(nèi)溫度常年為11℃—13℃，有蝙蝠棲息和鳥陸浮游，僅探知的1—5層洞道長約五千米。六、七層為地下暗河的流水及充水洞層�，F(xiàn)已開發(fā)利用的一、二、三層洞道全長一千九百米，洞底面積約一萬八千平方米，有十二個高大的洞廳及十六個洞室，現(xiàn)已開發(fā)利用。

    石花洞的洞穴沉積物自然景觀：絢麗多姿、密集叢生，其種類齊全，類型繁多，并且華彩多姿、玲瓏剔透。洞內(nèi)有眾多的石花、石枝、石毛、石菊、晶生、石葡萄、石珍珠、卷曲石、鈣膜和潔白透明的石筍、石柱、石鐘乳及玲瓏剔透的石塔、石燈、晶瑩璀璨、典雅秀麗的石梯田、云壘、雄偉壯麗的石幔、奔流騰瀉的石瀑布、閃爍發(fā)光的壁流石彩光壁、清澈自溢的潭水、簇?fù)礤\集的月奶石蓮花，為華夏僅有。飛壁懸空的典雅石眉、鮮艷透明的五彩石旗，為國內(nèi)洞穴沉積的典型，三層的洞穴沉積物更是絕花無比，瓊花奇葩，四壁生輝，各種類型的沉積物千姿百態(tài)，玲瓏剔透，有團(tuán)狀、絲狀、花狀、層型等奇觀異景，匯集了世間洞穴沉積物的精華。

    石花洞洞體堅(jiān)固、層次分明、洞底平坦、空氣新鮮、環(huán)境優(yōu)良。由于石花洞的深部有較大的洞體空間和地下暗河流經(jīng)，因而便形成了洞穴氣候環(huán)境自行調(diào)節(jié)的優(yōu)越條件，對游人呼出的二氧化碳可以自行排除99.9%，對旅游開放、洞穴保護(hù)很有利。

    石花洞三層及三層以下洞層，為封閉式洞層，正處于青年發(fā)育的第三層長約五百余米，洞內(nèi)如花似錦，四壁瑯釬。絢麗多姿的石枝影照著清澈的地下水塘，千姿百態(tài)的多層石花、針狀、團(tuán)狀、雪花狀的品花、石毛正在生長，小玲瓏的石燈，晶瑩含露的鵝管等，由于石花洞的深部有較大的洞第三層鑲嵌得典雅秀麗時間罕見，堪稱北京的地下明珠、白玉長廊、華夏之冠，并在1997年的科研測試中為在中國洞穴石筍中首次發(fā)現(xiàn)了石筍透光微層即年紀(jì)紋層，古環(huán)境科學(xué)信息，僅此石花洞具有很高的科研與觀賞價值。

   根據(jù)洞穴沉積分類，石花洞內(nèi)的化學(xué)沉積，有五種類型，三十三種形態(tài)，主要有鵝管、石筍、石鐘乳、石柱、石塔、石簾、石幔、石瀑布、石梯田、穿石井、邊石壩、石龍、石餅、穴珠、石珍珠、天流石、鈣板、鈣膜、卷曲石、云盒、石花、石枝、晶花、石毛、石菊、多層石花、石榴、石葡萄、石鐘乳懸掛巖、石燈、石蓮等最為典型的是眾多的五彩石旗和奇異盾及國內(nèi)洞穴中僅有的月奶石蓮花，另外還有巖洞天窗和地下水塘，由于各種巖溶地質(zhì)作用，不但使石花洞形成深奧的洞體，并且在洞內(nèi)沉積了許多華彩多姿，典雅秀麗的奇異景觀。綜合上述石花洞為我國北方巖溶洞穴典型代表，經(jīng)過合理開發(fā)建設(shè)和精心保護(hù)及科學(xué)管理，可成為北京地區(qū)得天獨(dú)厚的旅游勝地和巖溶地質(zhì)研究基地。

　　石花洞已開發(fā)一、二、三層洞道，全長1900多米，對游客開放的一、二兩層洞道長1362米，有十二個高大的洞廳和十六個洞室組成。還有形態(tài)各異的大小支洞六十三個。石花洞洞內(nèi)次生化學(xué)沉積物種類多、造型美，有千姿百態(tài)的石花、石枝、石鐘乳；典雅秀麗的石塔、石盾、石燈、石梯田；雄偉壯觀的石幔、石旗、石瀑布；銀白耀眼的月奶石和閃爍發(fā)光的彩光壁，石花洞匯集了巖溶洞穴沉積的精華。石花洞不僅沉積類型多、形態(tài)美，而且洞體堅(jiān)固、層次分明，洞內(nèi)空氣新鮮、環(huán)境優(yōu)良。由于洞體深部有較大的空間和地下暗河，因而形成了洞穴氣候環(huán)境自行循環(huán)調(diào)節(jié)的優(yōu)越條件。

    石花洞的“遙池石蓮”，已生長32000余年，潔白豐滿，由大片的月級石沉積而成，世界稀有，中國首次發(fā)現(xiàn)：“黃河瀑瀉”，由高12米，寬23米的巨大石鐘乳形成，氣勢磅礴，雄偉壯觀：“龍宮豎琴”，垂高10米，長18米，由540余片石幔折疊布成，堪稱國內(nèi)洞穴第一幔：“銀旗漫卷”、“閃光壁”、“洞天三柱”、“后宮仙帳”等十二大洞穴奇觀無不令人贊嘆叫絕。為滿足游人的需求，石花洞在加強(qiáng)深層開發(fā)的同時，在洞出口增加了“世界洞穴奇觀展”，共匯集、展出世界著名洞穴景觀照片上百幅。

    石花洞內(nèi)的自然景觀玲瓏剔透，有滴水、流水和停滯水沉積而形成的高大潔白的石筍、石柱、石梯田等，和滲透水、飛濺水、毛細(xì)水沉積形成的眾多晶花、石毛、石菊、石珍珠、石葡萄等。并有晶瑩的鵝管、珍珠塔、彩光壁等，眾多的五彩石旗和美麗的石盾為中國洞穴沉積物的典型，大量的月奶石蓮花為在我國洞穴中首次發(fā)現(xiàn)。石花洞內(nèi)的環(huán)境優(yōu)雅，空氣新鮮，洞內(nèi)溫度常年13度。

 　　石花洞地區(qū)的巖溶洞穴分布密度高，成洞條件好，形成過程復(fù)雜。這些高大的廳堂和精美的景觀，是大自然在漫長的地質(zhì)歲月中，精心雕塑出來的。

　　石花洞由多層溶洞組成。這種多層結(jié)構(gòu)的溶洞最早形成的是洞頂。當(dāng)時，洞頂層就相當(dāng)?shù)叵滤�位的水�?zhǔn)面，在這里有地下水溶蝕、搬運(yùn)，把洞穴物質(zhì)帶走，洞穴形成后，出現(xiàn)了地殼上升，該層溶洞隨地殼上升而地下水位則相對下降；其后，當(dāng)?shù)貧し�(wěn)定下來時，地下水又在新的巖層部位進(jìn)行溶蝕搬運(yùn)，便形成了第二層溶洞。這樣，地殼多次上升，便形成了多層洞穴。可見，石花洞七層不同高度溶洞的存在，標(biāo)志著這一地區(qū)至少發(fā)生過六次間歇性上升。目前，地下水仍在溶蝕著最低層洞穴。

   北京石花洞國家地質(zhì)公園，除地下部分的巖溶洞穴及洞內(nèi)次生化學(xué)沉積景觀外，地上部分還有地層剖面和地質(zhì)構(gòu)造形跡等地質(zhì)遺跡景觀和部分古建筑及人文歷史景觀等。