位于四川省四川盆地西北边缘，广元市、都江堰市之间。东北-西南走向。包括龙门、茶坪、九顶等山。东北接摩天岭，西南止岷江边。绵延200多千米。海拔1000～1500米。龙门山最高峰海拔5345米，海拔由盆地边缘2000米向西逐渐升高到3000米以上，主峰九顶山海拔高达4984米，气象万千。在彭州境内有九峰山风景名胜区、白水河自然保护区、白鹿森林公园等。
龙门山国家地质公园坐落在龙门山中段，主要分布于彭州和什邡境内。此地岩层上古生界地质现象发育，厚度大，层层展现地球上古老地质的演变过程，为地球地质演化过程的活档案。经同位素测定，此地闪长岩年龄为20.43亿年，花岗岩年龄为10.27亿年，杂岩为6.54亿年——7.67亿年，奥陶系大理岩不整合地覆盖其表面上，在岩体边缘有白云母伟晶岩出露，晋宁中期花岗岩入侵于前震旦系变质岩中，是世界上极为罕见的地质大观园。2002年，龙门山国家地质公园在彭州九陇镇正式挂牌。
龙门山是四川强烈地震带之一。自公元1169年以来，共发生破坏性地震26次，其中里氏6级以上地震20次。近些年，由于印度板块向亚洲板块俯冲，造成青藏高原快速隆升。高原物质向东缓慢流动，在高原东缘沿龙门山构造带向东挤压，遇到四川盆地之下刚性地块的顽强阻挡，造成构造应力能量的长期积累，最终在公元2008年5月12日，龙门山北川——映秀地区突然释放，发生里氏8.0级地震（汶川地震）。
龙门山东部迎风坡雨泽充沛，是四川著名的鹿头山暴雨区所在地。西部背风311坡岷江河谷雨水稀少，气候十分干燥。龙门山东、西坡民族也不同，东坡是汉族分布区，西坡为羌族聚居地。龙门山也为大熊猫和多种珍稀动物产地，已建有北川小寨子沟自然保护区，面积不足1万公顷，保护对象为大熊猫、金丝猴和绿尾虹雉等。龙门山的煤、铁、铜、硫铁矿、磷、石棉、水泥用灰岩也很丰富。