山上が屋根のように平らな形をしていることから名付けられた屋島は、北嶺が約282m、南嶺は約292mと起伏が緩やかな台地状です。この地形は「メサ」と呼ばれ、約1400万年前の火山活動で噴出した溶岩が水平に流れ出し、周囲や上部に浸食が加わって形成されました。基盤が花崗岩、中腹から上部にかけて凝灰岩が堆積し、最上部には讃岐岩質安山岩が水平にのっています。
また、南から屋島寺へ向かう遍路道沿いには、讃岐岩質安山岩が水平方向に延びた奇岩「畳石」も存在。厚さ2～5cmの板状の安山岩が積み重なったような景観で、メサとともに屋島の特徴的な地形を表しています。
1934年（昭和9年）には貴重な地形の屋島を保護しようと、国の天然記念物にも指定されました。
