Địa hình

Toàn bộ VQG Cát Bà gồm một vùng núi non hiểm trở có độ cao <500 m, trong đó đa phần là nằm trong khoảng 50–200 m. Đảo Cát Bà chủ yếu là núi đá vôi xen kẽ nhiều thung lũng hẹp chạy dài theo hướng Đông Bắc-Tây Nam.

Địa chất

Đá mẹ chủ yếu của đảo là đá vôi.

Đất đai

VQG Cát Bà gồm có 5 nhóm đất chính:

• Nhóm đất trên núi đá vôi: Đó là loại đất phong hóa màu nâu đỏ hoặc nâu vàng phát triển trên đá vôi và sa thạch, tầng đất >50 cm, pH = 6,5-7. Phân bố dưới tán rừng, rải rác trong vườn.
• Nhóm đất đồi feralit màu nâu vàng hoặc nâu nhạt phát triển trên sản phẩm đá vôi ít chua hay gần trung tính. Trong nhóm đất này còn có loại feralit màu trắng xám hay màu nâu vàng phát triển trên diệp thạch sét chua vùng đồi trọc, tầng đất mỏng, cấu tượng xấu, nhiều đá lẫn, đất khô dời rạc.
• Nhóm đất thung lũng cạn phát triển trên đá vôi hoặc sản phẩm đá vôi, tập trung ở các thung lũng, được rừng tự nhiên che phủ.
• Nhóm đất thung lũng ngập nước, phát triển chủ yếu do quá trình bồi tụ, mùa mưa thường ngập nước, tầng đất mặt trung bình hoặc mỏng.
• Nhóm đất bồi tụ ngập mặn do sản phẩm bồi tụ ở cửa sông, phát triển trên vùng ngập mặn ở Cái Viềng, Phù Long.