大石围天坑发育于二叠统厚层石灰岩地层中，构造上处于一个平缓背斜的轴部，而地貌上则位于峰丛与谷地的交接处。

大石围天坑坑口东西长600米、南北宽420米，面积达16.6万平方米，最大深度613米，平均深度510米，容积6700万立方米。天坑底部森林茂密，面积达10.5万平方米。天坑东峰山体内有中洞和蚂蜂洞，后者沉积有新近纪地层剖面。西峰绝壁下隐伏着已探测5000米的大石围地下河，地下河中有中华溪蟹，张氏幽灵蜘蛛和盲鱼等生物物种。天坑底部、绝壁及周围分布有多种珍稀植物。大石围景区2003年正式对外开放，但不允许游人下入天坑底部。

大石围天坑底部森林面积10.5万平方米，属亚热带常绿阔叶准原始林，群落层次分明：乔木层以成年期珍稀树种香木莲为主，树高可达30米、胸围2米左右，间以中、小乔木。灌木层则以棕竹为主，一般高度在5～6米。由于坑底终年水气浸淫，草本几乎全部发育为阴生肉质草本形态。天坑周壁，分布着针阔常绿落叶混交林植物群落。