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神石高原町が位置するのは、岡山県から広島県東部に広がる概ね標高400〜700m山岳地の西側です。堆積層と玄武岩（一部花崗岩）、そして随所にカルスト地形が見られるこの地帯は吉備高原と呼ばれております。地質学者小藤文次郎によって名づけられたといわれていますが、それ以前の明治32年の地質文献で既に見ることができます。吉備高原は範囲が広いので、広島県側では場所によって神石高原や世羅高原などと呼ばれるようになり、組織名や商品名などにいつしか使われるようになってきました。カルスト地形を形成している箇所では、この付近を流れる河川が渓谷を刻み、景勝ではあるが古来から交通の障害になっていました。この地形の代表的なものが国定公園に指定されている「帝釈峡」で、南北18キロにわたる渓谷となっております。この中間部に日本最古のコンクリートダムのひとつである帝釈川ダム（神龍湖）が存在し、歴史ある観光地として有名です。これより下流の下帝釈峡は未開の景勝地を数多く擁しており、近年大規模な鍾乳洞も再発見されました。そのほか石灰岩地帯は各所にあり、豊松地区には堂面洞や毘沙門洞といった大きな洞窟もあり、古代人の生活跡がある遺跡にもなっています。
これらの名所を歩いて回るべく昭和58年に完成した中国自然歩道という遊歩道がありますが、町内を通過するものとして山野峡帝釈峡ルート（全長50.3km）、帝釈峡ルート（全長19.0km）があります。要所にコースを示す看板があり、また前記２ルートの中継点には無料休息所トレイルセンターが設置されており、広く利用されています。
高原を形成する山々は隆起準平原
の残丘という成り立ちとみられ、比較的勾配が緩く地盤も軟質で水分を蓄えやすく、山頂近くまで耕地や植林地として利用されているものばかりです。中には星居山
のようにお寺が建っていたものもあります。
標高700mを超える主な山は、大行山（881m古川地区〜庄原市） 京山（872m古川地区〜庄原市） 星居山（835m阿下地区〜草木地区） 小行山（822m古川地区） 龍王山（768m田頭地区〜府中市） 櫛山（742m田頭地区〜牧地区） 仙養山（742m上豊松地区〜近田地区） 猪辻山（731m小野地区〜新見市） 須子山
（714m相渡地区） などがあります。
河川は高梁川水系成羽川
に注ぐもの（仁吾川、天田川、細谷川、帝釈川、東城川、下谷川 など） 高梁川水系帝釈川に注ぐもの（高光川、青井谷川、岩屋谷川、福桝川、阿下川、安田川 など） 高梁川水系小田川に注ぐもの（矢川、下原川 など） 芦田川水系神谷川に注ぐもの（藤尾川、父尾川 など） 芦田川水系矢多田川に流れるもの（階見川） 江の川水系田総川に注ぐもの（領家川、大谷川、亀谷川） がそれぞれあります。瀬戸内海と日本海へ流れる川が存在することで、本州の脊梁となる中央分水嶺 ※１
が町内を通っていることになります。また行政界上に位置する大行山、龍王山は中央分水嶺にある山です。
町内を走る分水嶺の詳細（赤色が分水線 灰色は行政界）
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