大鹿山原为一荒岛,山无蹊径,乱石层叠,树木不生。主峰229.2米。据《玉环厅志》载:大鹿山“危峰嵃峻,盘蹬嵚岖,共三十六湾。顶有龙潭……东有虎头山,岩石直矗如虎牙。南有狮子岩,作回首观潮状;又南有罗汉岩。折而西有将军洞、龙游洞。稍北有蟹山、鲤鱼山。”小鹿山有五虎礁、石碑礁;并有南宋兵寮、元朝巡检司址等。主峰高115.5米。
1963年,经省人民政府批准,在大鹿山建立苗圃(后改林场),专事海岛适宜树种培植,5名垦荒队员因而上山,在仅长有4株马尾松和1棵野桃树的荒岛碎石间栽种木麻黄、马尾松、黑松等。现岛上树木茂盛,荆草蒙茸,四季常绿,苍翠欲滴,犹如镶嵌在万顷碧波的一颗绿宝石,故有“东海碧玉”之美称。据统计,海上森林公园岛上森林覆盖率已达87.5%,林木蓄积量达3300多立方米,有银杏、香樟、黑松、木麻黄、红杉、柳杉、北美鹅掌楸等 204科534属近1000种植物,基本形成以木麻黄为主并与其他常绿阔叶、落叶混交的层林,构成良好的植被。环岛道路掩映于高大茂密的林间,曲径通幽。漫步岛上,有挺拔的美国红杉、日本扁柏迎风而立,枝杈相交;有杜鹃花、栀子花遍布远野;有白玉兰、美人蕉点缀绿荫丛中。良好的生态环境,也为鸟类和昆虫提供了栖息和繁衍的场所。岛上有10多种数千羽的鸟类,70多种昆虫;斑鸠、黄莺、雀鹰等成群出现。放养的山黄关,也常出没于林间或昂立于岩崖。1992年 11月,林业部批复建立14个森林公园,大鹿岛是的海岛森林公园。
大鹿岛山体属雁荡山余脉坍陷入海中、部分又露出水面后形成,属大陆下沉的残片。主要是晚侏罗纪的火山基岩,经亿万年的海浪冲涮和剥蚀风化,形成奇异的岩石、洞穴和礁滩,景观各具形态。