Območje Notranjskega regijskega parka leži v dinarskem svetu, ki ga sestavljajo predvsem zakrasele planote in hribovja ter vmesna podolja in ravniki. Večji del površja gradita apnenec in dolomit, na dnu kraških polj pa so se odlagale predvsem holocenske naplavine z glino, ilovico in peskom.
Notranjska kraška polja so nastala vzdolž idrijske prelomnice, ki je ena najpomembnejših tektonskih črt na slovenskem ozemlju. Na Cerkniškem polju so ob idrijskem prelomu nagubane in narinjene skladovnice kamnin (triasni in jurski dolomiti ter jurski in kredni apnenci) in prav v navpičnih in vodoravnih premikih teh velikih kamninskih gmot so vzroki nastanka Cerkniškega polja. Na nekaterih mestih je prišlo do razpiranj, kar bi bil lahko vzrok za nastanek osnovne kotanje. Za preoblikovanje v pravo kraško polje, pa so bile bistvenega pomena zunanje sile, to so erozija, korozija, premikanje odkladnin ter njihovo ponovno odlaganje.
Za območje Notranjskega regijskega parka je značilno celinsko podnebje. Temeljno podnebno ločnico s submediteranskimi vplivi predstavljajo visoki dinarski robovi Trnovskega gozda, Nanosa in Snežnika. Večje nadmorske višine in zaprta podolja, kamor se steka hladen zrak, so vzrok, da so temperature v tem predelu Slovenije dokaj izenačene. Značilen pojav na dnu kraških polj je temperaturna inverzija, ki se pojavlja predvsem v hladni polovici leta pri manjši privetrenosti. Bližina morja in večje nadmorske višine vplivajo na razmeroma veliko količino padavin, ki se zmanjšuje od zahoda proti vzhodu.
Cerkniško polje
Cerkniško polje je del Notranjskega podolja, pas nižjega sveta, ki se razteza od Babnega polja na jugovzhodu do Godoviča na severozahodu. Spada med pritočno-ponorniška polja. Zaradi manj prepustnega triasnega dolomita, ki poteka prek polja, površje prečkajo vodotoki, ki pritekajo od vzhoda (Žerovniščica, Šteberščica). Pas manj prepustnih kamnin se pojavlja tudi na jugovzhodnem robu polja, zaradi katerega pridejo na površje podzemni vodotoki, ki so poniknili na Loškem polju, ter vodotoki izpod Snežnika in Javornikov.
Gladina občasnega jezera se spreminja glede na letni čas in količino padavin. Ob najvišjem vodostaju je jezero dolgo 10.5 km in široko 4.5 km, vode pa poplavijo do 29 km² polja. V tem primeru se jezero razteza ob vznožju Javornikov po vsej Cerkniški dolini, od vasi Gorenje Jezero in Laze na jugovzhodu, do Dolenje vasi na zahodu doline ter od vasi Otok in vznožja Javornikov do vasi Grahovo, Martinjak, Dolenje Jezero na severnem delu doline.
V Cerkniško jezero priteka voda iz več smeri. Iz Loške doline priteka skozi podzemski jamski sistem požiralne jame Velike Golobine, ki po skoraj dveh kilometrih podzemskega toka izvira v mnogih izvirih na vzhodnem robu Cerkniškega jezera. Glavni in največji vodotok Cerkniškega jezera je Stržen, ki ga ob izviru imenujemo Obrh.
Na severnem delu Cerkniškega polja voda priteče na dan v več izvirih, med katerimi sta največja Šteberški Obrh in Žerovniščica. Edini daljši površinski dotok Cerkniškega jezera je Cerkniščica, v katero se zbirajo vode z roba Otavske, Vidovske in Bloške planote. Pod masivom Slivnice so manjši dotoki v jezero še Grahovščica, Martinjščica, izvir Sv. Vida in izvir Marije Magdalene.
Na južni strani, pod Javorniki, so večji izviri Laški studenec, Tresenec, Retje, Otoški obrh, Mrzlek, Vranja jama v Zadnjem kraju ter Skadulca in izvir v Ušivi Loki.
Ob nizkem vodostaju izginja največ vode skozi požiralnike Rešeto, Vodonos, Svinjska jama, Mala in Velika Ponikva, Ajnci, Kotel, Jelenšca, Zajcevke, Gebno, Skednenca in Retje, od koder teče proti izvirom Bistre. Ob višjem vodostaju pa odteka večina vode na severozahodni strani, kjer sta vodni jami Velika in mala Karlovica, ki odvajata vodo proti Rakovem Škocjanu.
Rakov Škocjan
Rakov Škocjan je 2.5 km dolga in 500 m široka udorna dolina ob severnem vznožju Javornikov med Cerkniškim in Planinskim poljem. Po njej teče vodotok Rak, ki izvira v Zelških jamah na vzhodni strani in ponika v Tkalci jami na zahodni strani doline.
Dolina je nastala tako, da se je zaradi vodnega raztapljanja apnenca porušil strop nekdanjega podzemeljskega rova in sta od oboka ostala le še Veliki (37 m) in Mali (42 m) naravni most, ki sta danes veliki naravni znamenitosti. Rakov Škocjan je dobil ime po cerkvici sv. Kancijana, katere ruševine so danes vidne pri Velikem naravnem mostu.
Iška in Zala
Iška in Zala sta gorska vodotoka, ki sta s svojimi pritoki v dolomite in apnence vrezala izraziti soteski. Zala izvira na zahodnem robu Vidovske planote, Iška pa na severni strani Bloške planote v bližini naselja Lužarji. Mnogi manjši izviri Iško že v srednjem toku napolnijo v mogočnejši potok, ki preko številnih brzic in slapov teče proti Vrbici, kjer se združi z Zalo. Vodotok, s skupnim imenom Iška, nato teče po soteski Iškega vintgarja proti Iški vasi in dalje proti Ljubljanskem barju.
Otavska in Vidovska planota
Sleme Vidovske planote ima nadmorsko višino med 800 in 870 m in je ujeto med dolino vodotokov Cerkniščice na jugu in Iške na severu. V planoto se zajedajo doline vodotokov Opečnik, Jazbine in Štrukljevski potok na jugu. Otavska planota leži na prehodu med Menišijo in Vidovsko planoto in na okoli 800 m nadmorske višine. V planoto sta potoka Otavščica na severni in Mrzlek na južni strani urezala globoki dolini. Zaradi dolomitne kamninske osnove je na tem območju manj jam.
Slivnica
Slivnica leži nad Cerknico, na severno-vzhodni strani Cerkniškega jezera. Oblo sleme se dviga od Gradišča (858 m) na zahodu do najvišjega vrha Slivnice (1.114 m) na vzhodu. Hrib sestavljajo jurski dolomiti in deloma zakraseli apnenci.
Javorniki
Javorniki so gozdnata kraška planota, ki v sklenjenem pasu poteka od Postojnskih vrat in Malega Javornika do Mašuna in Leskove doline. Na severu ga obrobljajo Unško polje, dolina reke Rak, Cerkniško polje in Loška dolina, na jugozahodu pa Pivška kotlina. Zgrajeni so pretežno iz krednih apnencev in prepleteni z globokimi doli, uvalami, brezni in jamami. Ležijo na nadmorski višini med 600 in 1.200 m. Najvišji vrhovi so Veliki Javornik (1.268 m), Debeli vrh (1.273 m) in Dedna gora (1.293 m).
Podzemske jame
Na območju Notranjskega regijskega parka se kraške jame pojavljajo večinoma na zahodnem in južnem delu. Registriranih je 310 kraških jam, brezen in spodmolov državnega pomena. Bolj poznane med njimi so Zelške jame, Tkalca jama, Velika in Mala Karlovica ter Križna jama, večinoma pa so precej slabo raziskane.
