小門嶼四周環海，長期受波浪與潮汐的作用，塑造出多樣的海蝕地形。其中「鯨魚洞」是澎湖易達性且容易觀察的海蝕拱門，它的形成是因為受到海浪的侵蝕，將海崖貫穿變成中空，所以被稱為海蝕拱門。若是走到洞裡，還可以聽到十分震撼的海濤聲。

另在環島步道旁的岩壁有露出明顯且完整的岩層，從上而下是矽質玄武岩柱狀節理、泥煤層、粉砂岩層與硫磺層，這就是「火山口湖遺跡」。和鯨魚洞一樣俱備稀有性和特殊性，都是認識海蝕演進過程與地質演化的最佳實地教材，因此同時被公告為小門自然紀念物。

小門地區著名的還有「小門嶼層」，由地質年代分析可以分為上下兩層，上層為殼灰岩，是由生物介殼遺骸、石英粒及微小有孔蟲膠結而成，下層是鐵質石英砂岩或砂泥岩互層，是經由風化作用而露出清楚的岩層，因為這樣的地質特色以小門地區顯露的最為完整，因此命名為「小門嶼層」。