a) Địa chất
Theo kết quả nghiên cứu địa chất, ở đây có hai kiểu đặc trưng sau: - Nhóm đá macma axít kết tinh chua, phân bố chủ yếu ở phân khu Bảo vệ nghiêm ngặt, trên kiểu địa hình núi. Do có độ dốc lớn nên đất hình thành ở nhóm đá này thường có kết cấu không bền vững, hàm lượng mùn thấp.
- Nhóm đá phiến thạch sét, phân bố chủ yếu ở kiểu địa hình đồi núi, phần lớn ở phân khu phục hồi sinh thái và dịch vụ hành chính (DVHC). Đất có hàm lượng khoáng chất (N, P, K, Mg...) tương đối cao, có kết cấu tương đối tốt.
b) Thổ nhưỡng
VQG Vũ Quang có đặc trưng thổ nhưỡng ở các nhóm dạng đất sau: Đất Feralit mùn vàng đỏ trên núi trung bình và cao (FH), phân bố từ độ cao 700 m, dọc biên giới Việt - Lào. Đất có phản ứng chua (pH = 2,4). Thành phần cơ giới thịt nhẹ đến thịt trung bình, kết cấu hạt thô, đất có tầng
mỏng đến tầng trung bình. Nhóm đất này chiếm 31% diện tích Vườn. Do đó, thảm thực vật chủ yếu ở đây là rừng kín thường xanh ẩm á nhiệt đới, phần lớn là rừng nguyên sinh và rừng ít bị tác động với độ che phủ rất cao (>90%). Đất phù hợp với các loài cây Pơ mu, Hoàng đàn giả, Du sam, Giẻ lá nhỏ... Nhóm đất này ở VQG chỉ có 1 nhóm đất phụ là FHa (đất Feralit mùn vàng đỏ phát triển trên đá macma a xít kết tinh chua) ở nhóm đất này có 10 dạng đất.
Đất Feralit nâu vàng trên đồi, núi thấp: nhóm đất này phân bố từ độ cao dưới 700m, chủ yếu được hình thành trên các loại đá phiến thạch sét, sa thạch và macma acid kết tinh chua, chúng phân bố đan xen vào nhau tạo nên khá nhiều loại đất có độ phì khác nhau tùy thuộc vào các kiểu địa hình, thảm thực bì, độ cao và độ dốc của địa hình.