ลักษณะภูมิประเทศ
วนอุทยานผางาม มีความโดดเด่นทางด้านธรณีวิทยา แบบป่าเขาหินปูน (Limestone Forest) พื้นที่ส่วนใหญ่เป็นเทือกเขาหินปูนสลับซับซ้อนที่เกิดจากการยกตัวของเปลือกโลก เมื่อประมาณ 245 ล้านปี ผ่านกระบวนการกัดกร่อนตามธรรมชาติ มีลักษณะเป็นผาหินรูปทรง แปลกตา เต็มไปด้วยซอก หลืบ ถ้ำและโพรงที่เชื่อมโยงกันอย่างน่าอัศจรรย์ โดยมีพื้นที่ประมาณ 9,000 ไร่ ประกอบไปด้วยเทือกเขาหินปูนขนาดใหญ่ 3 ลูก คือ ผาหินแผงม้า ผาหินปูน ผาหมากเหลือ และมีภูเขาหินปูนขนาดเล็กอีกมากมาย นอกจากนี้ยังมีน้ำตกที่อยู่ใกล้เคียงจำนวน 2 แห่ง คือ น้ำตกสวนห้อม และ น้ำตกเพียงดิน
ลักษณะทางธรณีวิทยา
สภาพทางธรณีวิทยาโดยทั่วไปเป็นภูเขาหินปูนหรือมีสภาพภูมิประเทศแบบคาร์สต์ (Karst Topography) ที่เกิดจากการยกตัวของชั้นหินตะกอนใต้ทะเล โดยหินปูนที่สวนหินผางาม จัดอยู่ในหน่วยหินน้ำมโหฬาร (ถ้ำมโหฬาร) ตั้งชื่อตามพื้นที่หินต้นแบบเทือกเขาหินปูนภูถ้ำน้ำมโหฬาร ส่วนใหญ่ประกอบด้วยหินปูน สีเทาถึงเทาอ่อน ถึงสีขาว แบบมวลเนื้อหินถึงชั้นหนา ในบางบริเวณเป็นเนื้อแบบมวลเม็ด มีหินดินดาน สีน้ำตาล และเนื้อดินดานหินปูนสีเทาแกมเขียว และหินทราย สีน้ำตาลแดง แทรกอยู่ตอนล่างของลำดับหินชั้นนี้ มีหินเชิร์ตแทรกสลับอยู่บ้าง บางส่วนเป็นหินไดโลไมต์ พบซากดึกดำบรรพ์ แบริโอพอต สาหร่าย ฟิวซูลินิด และเศษซากของสิ่งมีชีวิตอื่นๆ บ่งอายุยุคเพอร์เมียนตอนล่าง อายุประมาณ 303-260 ล้านปีมาแล้ว
จากข้อมูลทางธรณีวิทยาได้สันนิษฐานว่า เทือกเขาหินปูนนี้เดิมเป็นทะเลชายฝั่งที่ติดต่อกับทวีป ระดับตื้นถึงค่อนข้างลึก เริ่มแรกเกิดจากการสะสมตัวของตะกอนจากทะเล เช่น เศษปะการัง เปลือกหอย ซากพืชซากสัตว์ถูกทำลายและถูกกระแสน้ำพัดเข้าชายฝั่งมารวมกับตะกอนที่ถูกชะล้างพัดพามาจากพื้นทวีป จากตะกอนที่สะสมทับถมกันมาเป็นเวลานาน ทำให้ปริมาณตะกอนมีจำนวนมากน้ำหนักมหาศาลแล้ว เกิดการกดอัดแน่นเป็นหินปูนแผ่นมหึมาตามรอยต่อของทวีป ต่อมามีการเปลี่ยนแปลงของเปลือกโลก หินปูนดังกล่าวถูกดันตัวยกขึ้นเมื่อประมาณ 245 ล้านปีในอดีต แล้วผ่านขบวนการผุกร่อนจากลม แดด ฝน และแตกหักพังจากแผ่นดินไหว การสั่นสะเทือนของแผ่นดินหลายครั้ง มาเป็นเวลานาน จึงทำให้ภูเขาหินปูนในสวนหินของวนอุทยานผางามมีลักษณะขรุขระสวยงามแปลกตาแตกต่างจากภูเขาทั่วๆไป