红色碳酸盐岩石林是湘西地质公园最重要的地质遗迹之一.公园内的红色碳酸盐岩石林发育于奥陶系大湾组与牯牛潭组,集中分布于酉水-猛洞河两岸斜坡与峡谷地带,出露面积84 km2,是当前全球已知的面积最大的奥陶系红色碳酸盐岩石林地貌景观.红石林形态多样、成景效果好,发育了包括塔状、火焰状、墙状、剑状、柱状、锥状等十余种形态.红石林的形成经历了完整的地层沉积-构造抬升-风化剥蚀等阶段,适宜的古地理环境、有利的构造抬升运动和节理裂隙发育、温暖多雨的气候和丰富的地表地下水系是红石林发育的重要条件.因受成景地层的岩性组成复杂、地层偏薄、溶蚀作用差异等因素影响,红石林具有明显的垂直溶痕和水平溶痕叠加现象,具有独特的自然美,形态上与云南石林有较大不同,颜色上,红石林晴红雨黑、四季变幻,可能是石柱表面的藻类造成.除中国西南地区,其他国家或地区的奥陶系红色碳酸盐岩石林分布十分有限,仅泰国沙墩有报道,其稀有性非常突出,具有重要的科学意义和研究价值.但正由于其稀少,许多针对性的研究仍刚起步,值得未来各界学者进一步深入探讨.