土林是流水侵蝕的一種特殊地貌形態，它是特殊的岩性組合，構造運動、氣候、新構造運動頻繁，地殼抬升速率快，流水侵蝕力強等綜合因素相互影響下形成的。距今150萬年前的第四紀早期，元謀地區河流縱橫，湖泊密佈，森林茂密、動物繁多、氣候溫和，食物豐盛，是人類先祖元謀人的生活樂園。星移斗轉，原始生態發生變化，河流帶來的大量泥、沙、礫石，填沒了湖泊，摧毀了森林和遠古部落，埋葬了部份古人類、動植物和古文化遺址。之後，新構造運動使平緩的河湖相地層隆起成為丘陵和山崗，並在局部逐漸發育了鐵質風化殼和透鏡狀膠結構物質。此時的元謀，日照強烈，降雨集中，幹濕雨季分明，炎炎夏季，風雨特別是點暴雨成為大自然威力無窮的雕刀，將有鐵質風化殼遮擋和透鏡狀膠結構物質粘合的地層，慢慢雕刻成龍柱、宮殿、廟宇、城堡和人物鳥獸等形狀保留了下來，周邊鬆散的堆積層則被流水沖刷、卷走、形成大小不等的沖溝。年復一年，沖溝不斷增加、延伸、擴大，使那些戴著黑鐵“帽子”的沙土造型更加突出，終於成就了土柱的森林這一千古奇觀。導致形成了國際國內罕見的元謀盆地土林群落。
元謀盆地土林分佈較廣，共有13處之多，總面積達42.9平方公里，占全縣國土資源總面積的五十分之一，其中，虎跳灘土林、新華土林、班果土林是元謀盆地土林群落中面積最大、景點最壯觀、發育最典型、色彩最豐富的三座土林。
一、土林的形成條件
1、土林的組成物質成分——半膠結及成岩度較高的沙礫石層是形成土林的內在原因
通過專家考察，在元謀盆地發育土林的層位是一套巨厚層半膠結的河湖相地層，岩性為礫石層、砂層夾薄層粘土和亞粘土，岩層較厚，主要以石英岩、石英砂岩為主，鐵質泥質膠結，膠結較緊密，具有較強的抗風能力和抗壓強能力，這是形成高大土林和穩定性較高的主要內在因素。
2、新構造運動不僅提供流水侵蝕的勢能，同時也控制了土林的發育走向
由於元謀盆地新構造運動頻繁，使半膠結的地層發育節理和小斷層控制了土林發育的主溝，從而形成了區域性控制節理的虎跳灘土林、新華土林、班果土林等多處土林，因受地殼運動的影響，盆地兩側掀起，地層向東傾斜，而土林又是半膠結的土體，成岩度較高，低角度傾斜的岩層對其穩定性提供有利條件，這是形成高大土林的又一重要原因。
3、風化殼和鐵質膠結礫層對土林有多層保護的作用
由於元謀盆地在第四紀就發育了矽、鉛、鐵等化學物質成分組成的風化殼，而發育在土林的風化殼主要是中更新世紅色鐵質風化殼，成褐紅色，一般厚0.5—1米，所在的地貌部位是平緩的丘崗上部或高階地上，當地殼抬升，河流下切，沖溝發育，形成土屏、土柱後，堅硬風化殼對下部鬆軟的土層起著保護作用。
4、氣候的乾燥與降雨量小是土林發育的重要條件
土林的穩定性差，因此，一般只在年降雨量小、降雨頻率低、雨季短的地方擁有或遺存。而元謀則正是氣候乾燥、降雨量少、雨季不長，對土林侵蝕量低，因此，適合於土林的生育發展和保護。
5、生態的惡化加速了土林的發展
由於近幾十年來元謀生態環境的進一步惡化，水土流失的加劇，致使區內肥力流失，有機率降低，土粒團結構差，出現砂化。再加上土林一帶幾乎無大植被，大氣降水直接轉化為地表經流，加劇土林的侵蝕力，加速了土林的發展。
二、土林的發育過程和類型
土林發育分為片蝕、紋溝、細溝階段、切溝階段、沖溝、侵蝕盆階段、寬溝階段和殘丘夷平5個階段。土林的類型按色彩分有紅、黃、白、褐色共4種，按形態分為錐柱狀、城堡狀、峰叢狀、城垣狀、幔狀和雪峰狀等多種。
經過地質學家研究表明，元謀盆地土林至少發育形成過兩次。一次是在60萬年前的更新世老沖溝堆積以前形成，後被流水帶來的泥、沙、礫石埋沒，造成了更大的丘崗；另一次是在15萬年前的晚更新世，新沖溝堆積以前形成。土林的平均浸蝕速率為6.16—41.6毫米/年，超過滇東南岩溶高原喀斯特地貌浸蝕速率120—830倍。由此可見，元謀土林總是在發育形成——埋沒消亡——再發育形成的規律中無限迴圈。土林形成所需的時間根據侵蝕模數類化法計算，約需960—6490年。最早形成于全新世的大西洋期，最晚形成於亞太西洋期，高大的土林是全新世亞北方期的產物。
三、土林穩定性評價
1、區域穩定性評價
影響該區域穩定性的因素，主要是活動性斷裂、地震和新構造運動。由於幾座土林距斷裂帶10—40公里，斷裂活動時對土林的影響相對減弱，加之元謀盆地大於4.7級的地震很少，使土林較為穩定。
2、土林自身穩定性評價
土林位於地下水之上的色氣帶中，根基牢實，較為穩定；組成土林的半膠成岩度較高的土林對其自身穩定起著決定性作用，多層保護蓋層增強了土柱的穩定性。降雨則是影響土林穩定的最主要外在因素。