武夷山除了擁有豐富的自然資源、奇妙秀麗的風光、悠久的人文歷史，它還擁有獨特的地質環境，那便是令人嘆為觀止的丹霞地貌。丹霞地貌的定義為「有陡崖的陸上紅層地貌」，丹霞地貌在全球以中國分佈為最廣，「中國丹霞」於2010年列入世界自然遺產，成為中國第40個世界自然遺產。
「丹霞地貌」是指紅色砂岩經千百萬年風化剝離和流水侵蝕，形成孤立的山峰和陡峭的奇岩怪石。「丹霞」一詞於1928年馮景蘭等在廣東省仁化縣丹霞山考察時首先命名，馮景蘭是美國哥倫比亞大學地質學碩士學位的礦床學家，他意識到這是一種獨特的地貌景觀，其後把形成丹霞地貌的紅色砂礫岩層命名為丹霞層。而「丹霞」原出自曹丕的《芙蓉池作詩》，「丹霞夾明月，華星出雲間」，是指天上的彩霞。
丹霞地貌在美國西部、中歐和澳大利亞等地也有，但以中國分佈為最廣，目前已查明丹霞地貌1005處，分佈於全國28個省。以「中國丹霞」這個組合申遺的包括貴州赤水、福建泰寧、湖南崀山、廣東丹霞山、江西龍虎山（包括龜峰）、浙江的江郎山六處典型的丹霞地貌。雖然在中國西北也有丹霞地貌景觀，如在甘肅張掖地區、青海坎布拉和新疆布爾津縣附近，但此「中國丹霞」組合僅包括在南方的部分丹霞地貌。
福建泰寧世界地質公園位於武夷山脈中段東南側，主體部分隸屬福建省三明市泰寧縣。武夷山是我國典型的丹霞地貌景區和首批國家級重點風景名勝區之一。
「丹霞」的定義曾受到爭議，有的主張凡是具有赤壁丹崖的地貌，不管由什麼岩石組成，都可稱為丹霞地貌，有的主張比照丹霞山，只有發育在白堊紀河湖相紅色砂礫岩之上的地貌才能稱為丹霞地貌，目前學者們大都傾向於折中定義，2011年丹霞地貌專家彭華將其表述為「以陡崖坡為特徵的紅層地貌」。
丹霞地貌發育始於第三紀晚期的喜馬拉雅造山運動。這次運動使部分紅色地層發生傾斜和舒緩褶曲，並使紅色盆地抬升。紅層地貌中的「紅層」是指在中生代侏羅紀至新生代第四紀沉積形成的紅色岩系，一般稱為「紅色砂礫岩」。在紅色砂礫岩層中有不少石灰岩礫石和碳酸鈣膠結物，受垂直或高角度節理切割，並在差異風化、重力崩塌、流水溶蝕、風力侵蝕等綜合作用下形成的有陡崖的城堡狀、寶塔狀、針狀、柱狀、棒狀、方山狀或峰林狀的地貌特徵。