龙泉山脉位于四川盆地西部，是成都平原的东缘山脉（西缘山脉为龙门山脉），呈南北走向。

龙泉山跟随四川盆地的演变，经历了从海盆到湖盆，再到陆盆三个时期。龙泉山所处区域在很久以前是一片汪洋，后经地壳运动渐渐演变为山脉。

5亿多年前，四川盆地不断下陷成了海洋盆地。1.9亿年前发生的印支板块运动，使盆地边缘逐渐隆起成山，被海水淹没的地区逐渐上升成为陆地，由海盆变为湖盆，称为“蜀湖”，现在找到的化石大多来自这个时期。

7000万年前的白垩纪末期，又发生了一次强烈的地壳运动“燕山运动”，四川盆地四周山地继续隆起，湖水蒸发，蜀湖缩小，留下许多盐层。2000多万年前的新第三纪、第四纪，受喜马拉雅造山运动的影响，青藏高原大幅度抬升，龙泉隆起成龙泉山。在龙门山断裂和龙泉山断裂之间形成第四纪（距今250万年）的成都断陷沉积盆地。

龙泉山脉北起安县，经绵阳、德阳、中江、广汉、金堂、龙泉驿、天府新区、简阳、仁寿，南达乐山市止。

从地质构造上讲，龙泉山脉是背斜构造断块山，岩石以沉积岩中的砂岩为主，两边斜坡的岩石层大多向山顶倾斜，不利于地下水储存，属于半干旱山区的原因。不适合一般农作物生长，但特别适合桃树、柏树、楠木等耐旱植物的生长。

龙泉山主逆冲断裂分布于龙泉山西坡，由草山断裂、金鸡寺断裂、龙泉驿断裂、镇阳场断裂、新桥镇断裂组成，北起中江黄家坳，经金堂、驿三星场、籍田县，南到乐山市新桥镇附近 ，具有明显的分段特征，北段与南段断层面倾向西北，断续分布；中段断层面倾向东南，形成典型的断层传播褶皱，并且断层已经沿背斜前翼膝折带的轴突破，形成贯通的突破断层。因此，中段构成了龙泉山断裂的主体。

龙泉山脉平原、丘陵、低山地貌兼备。北段被沱江横切，形成陡险的金堂峡，为沱江小三峡之一。南端余脉被岷江切割，遂成风光绮丽的岷江小三峡。东西部地理景观各异，东部丘陵起伏，溪沟纵横，梯田层层，旱地广布，是四川省主要的粮、棉、甘蔗产区和水蜜桃、广柑产地；西部平原广袤，为成都平原的一部分，土壤肥沃，河渠稠密，水田连片，是商品粮、油菜籽产地。

龙泉山脉山地植被呈块状分布，深丘地区分布有块状针叶林和针阔混交林；西部浅丘多独立林盘，以松类为主；平坝以块状分布的慈竹群落为主。山地分布大量以桃树、梨树、枇杷等为主的果树林。有柏木、青杠、桤木三种生态林分布。除此以外，栾树、香樟、黄连木、青桐、皂角、无患子等生态林也多有分布。

龙泉山脉在青白江区为低山区，东以云顶山最高，南以石城寺山最高。通常以青白江区人和金水河（或石板河）为界，把这片山区的诸山分成二脉：金水河（或称石板河）以北至金堂峡的诸山属云顶山支脉，金水河以南自区境延至金堂县五风公社境的诸山属石城寺山支脉。

云顶山支脉自龙泉驿区金龙寺山发脉，自青白江区入境，沿北东向延伸，直至沱江畔。

石城寺山支脉自龙泉驿区万兴境黑风寺山发脉，分布在黎明、险峰、龙王，又折而南至金堂五风诸山，主峰在人和险峰大队的古城寺山。因其高冠群山，故为脉名。旧金堂县志又称其为小石城山，缘云顶山亦名石城山，故以小逊之。石城寺山，歧出一列，东行九里，为鸡公山。

云顶山位于龙泉山中，是其主峰，海拔1051米，自唐以来，千年银杏列于长松八景之首，有1300多年的历史。山中长松寺为唐马祖禅师所建，后毁于战火。

云顶山位于龙泉山脉中段，海拔1000米左右，山势挺拔，山上林荫霭深，有“云顶日出”“雾山云海”“云顶晴岚”等景，公路直达山顶。

龙泉山脉中段在金堂县境被南东流的沱江切断，形成金堂峡。

天星洞是发育在龙泉山中段的砂岩和沙砾岩中的砂岩洞穴，属于当今世界第五大类岩溶地貌。

每年春秋两季，猛禽都会通过龙泉山线进行季节性迁徙。数量最多的分别是普通鵟、雀鹰和凤头蜂鹰。

截至2022年12月，科研人员获龙泉山区维管植物记录共177科524属845种。

四川盆地经过了陆、海、湖、陆的变迁，地下藏储有大量的天然气，龙泉山麓附近天然气存储尤其丰富。

龙泉山脉内有有云顶山、北周文王碑、黑龙滩水库、三岔湖、龙泉山城市森林公园等景点。

按中国传统的易经风水理论，昆仑山是中国的万山之源，名为始祖龙，龙泉山脉是中国主龙脉昆仑山发脉三大支脉的震龙一脉（另两脉分别为巽龙和艮龙），入川后，在川西坝子分成东山、西山两支，龙泉山脉属于东山，也是中国山川的主龙脉。

唐朝时期，李淳风和袁天罡两位大异人游历大川，遍访名山，来到西蜀益州，登临长松山，举目四望，见长松山“忠山奇绝，绛水回环，层峦叠翠，雄峰峭拔，山巅云雾缭绕，紫气升腾，岷江、沱江发脉数百里，一条玉带回环其间，山水相依”，他们认为此地实乃继乾陵后又一处风水宝地。

地貌对断裂活动性的响应表明龙泉山断裂早更新世一晚更新世有过一定的活动，晚更新世以来活动速率较低，且活动性具有从南向北逐渐减弱的趋势。

2023年1月，《成都市国土空间生态修复规划（2021—2035年）面向社会公开征求意见。提出筑牢龙门山、龙泉山生态屏障，织补蓝色、绿色廊道。