宜昌市地理環境復雜多樣，地質構造較為復雜，距今18億年前的元古界到距今百萬年前的新生界之間的各個地質時代的地層均有分布，且發育完整，出露齊全。世界著名地質學家李四光在考察了三峽地區地質地貌后，完成《李四光地質力學構造形跡》而成為一代宗師，引起世界地質學界深厚興趣的保持最古老而原始的帶殼動物化石，即發現于市內的西陵峽。地層是中國南方標準地層區之一，出露的許多典型地質剖面在中外地質領域享有盛名。李四光教授1924年建立的三峽震旦系剖面，創立了震旦系這一地層單位，為國際地質界所認同；黃花場奧陶系剖面地層發育完整，化石豐富齊全，被認為是中國奧陶系的典型剖面；王家灣奧陶系與志留系界線剖面，是國際上已知的3個最好的這種剖面之一。宜昌市城區無大斷層通過，地殼相對穩定，無孕震構造。據1600多年的記載，城區地震烈度未超過5度。宜昌市位于揚子江淮地臺的西部，地質構造總的輪廓是，地域內中、北部為黃陵背斜，東邊有當陽盆地，西邊為秭歸盆地，南邊為長陽背斜、仁和坪向斜，西南邊為五峰向斜，西北邊為神農架背斜，北側為臺緣褶皺帶。從地質力學角度看，為新華夏系一級構造第三隆起帶南段與淮陽山字型構造體系的復合部位。
宜昌市地形比較復雜，高低相差懸殊。西部山地占全市總面積的69%，主要分布在興山、秭歸、長陽、五峰縣和夷陵區的西部，大部分山脈在海拔千米左右。不少山脈海拔高度在2000米以上。興山縣仙女山海拔2427米，為全市最高峰。山區有許多峽谷，有的雄奇險峻，懸崖峭壁，高聳入云；有的幽深秀麗，曲折迂回。長江、清江、香溪河、黃柏河流域都有這種峽谷，舉世聞名的長江三峽之一的西陵峽就是其中之一。中部丘陵處于山地與平原的過渡地帶，由低山或坡度較緩、連綿不斷的高階地經長期風化、剝蝕和切割而成，海拔100米～500米，坡度5度～25度，占總面積的21%，分布在遠安、宜都、夷陵的東部和當陽北部。東部平原位于江漢平原西緣，海拔在100米以下，枝江的楊林湖海拔35米，為全市的最低點。占總面積的10%，分布在枝江、當陽東南部、城區東南部和宜都、遠安沿長江、清江下游兩岸、沮漳河流域谷地兩側。此外，全市巖溶地形較多，主要分布在五峰、長陽、興山秭歸、宜都等山地、丘陵。巖溶地形多種多樣，有不少地方山奇、石美、洞異、水秀，是旅游的好地方。
