其主要地质构造特征有：
褶皱构造
褶皱构造主要形成于中生代的挤压造山阶段。这时的构造环境与美国西部弧后压缩区的情况十分类似，即是由岩石圈板块应力传递而形成的构造现象。由于基底块体压缩使上覆层产生“断褶隆起”。在隆起的顶部断裂发育，块体破碎，剥蚀严重。但由于基底硬化程度和盖层沉积厚度差异，特别是不同地点受力大小、方向的不同，变形特点因地而异。这次构造作用在太行山区发育了北北东向雁列褶皱带，华北裂谷带内主要形成了北东向的右行雁列轴北斜和大型向斜。总体而言，太行山区褶皱的发育强度由北向南有减弱的趋势，至太行南缘地区褶皱两翼地层倾角一般不超过15o，褶皱断面形态极为宽缓。云台山地质公园位于区域上任村上八里复式的西翼，任村－上八里复背斜南端抬升幅度较大，轴向10oN～15oE，微向北倾伏，两翼为不整合在太古宇之上的盖层沉积岩系，岩石倾向东或西，倾角5o～15o。区内地层总体倾角平缓，多表现为舒缓波状起伏。
断裂构造
区域上的深大断裂构造宏观上分为两组：一是华北裂谷西侧一组；另一组是裂谷转换带北缘的一组。华北裂谷西侧一组断裂带包括任村－西平罗大断裂，青羊口大断裂及邢台－安阳－新乡大断裂等。其走向为NNE，构成华北裂谷带与太行山隆起带的分界线。该断裂带于中生代形成，初期表现为逆断层性质。到古近纪的伸展作用使其重新开裂活动，从而形成上盘向下滑动的正断层，一般落差1500～2000米，最大落差5000～6000米，沿断裂带有新生代玄武岩喷发。裂谷转换带北缘的一组断裂带，以焦作－商丘深断裂带为代表。焦作一带走向近于EW，新乡以东偏转为NW－SE，断面南倾，为一南盘下降的高角度正断层。该断裂带垂直落差西部小，东部大，一般为1000～2000米，最大可达6000米。东段分布有喜马拉雅期玄武岩、安山岩及酸性火山岩，燕山期花岗闪长岩与辉长岩，为一条长期活动的切壳断裂。
不整合界面
不整合界面是区域构造变形的重要表现之一，它表示一个地区的上下两套地层之间发生了沉积间断和生物演化上不连续，是地壳运动的一种反映。其中的角度不整合界面，上下两套岩层间不仅有明显的沉积间断，而且两套岩层以一定的角度相交，反映出这一地区在下伏岩层形成后，曾发生构造运动和剥蚀作用，且构造运动引起的构造变形已经使得下伏岩层的产状产生掀斜和褶皱。云台山地区发育的不整合界面主要有中元古界蓟县系云梦山组与太古宇之间的角度不整合界面，寒武系与云梦山组之间的平行不整合界面，石炭系与中奥陶统之间的平行不整合界面。
地层分布
园区地层分布较为齐全，太古宇、元古宇、古生界、中生界及新生界均有见及，属华北地层区山西分区太行山小区。其中以早古生界的寒武系及奥陶系分布最为广泛，是太行山脉的主体地层。它们记录了华北地台自太古宙以来海陆变迁和构造运动，反映了太古代的陆核形成到陆块的增生，从碎屑岩垫板（新元古界）－碳酸盐岩盆地形成（寒武系－奥陶系）－前缘三角洲－陆间盆地的演化（石炭系－二叠系）过程。
