张家界市的地层复杂多样，造就了当地的特色景观。主要有山地、岩溶、丘陵、岗地和平原等，山地面积占总面积的76%，其中最具特色的是石英砂岩峰林地貌，为世界罕见。城市地势西北高，沿澧水向东南倾斜。
张家界境内有木本植物106科320属850种，脊椎动物146种。其中有国家级保护植物56种，国家级保护动物40种。珍奇树种有银杏、珙桐、红豆杉、樱花等；名贵药材有灵芝、天麻、何首乌、杜仲、茅岩莓等；珍稀动物有娃娃鱼、苏门羚、华南虎、云豹、猕猴、灵猫等。
