貓山位於台東市台東車站東南方2.6公里，一個坐落在台東平原上的石灰岩侵蝕殘丘，高度僅約57公尺。台東平原主要由卑南溪、太平溪與利嘉溪共同沖積而成的扇洲，大致呈一直角三角形，扇頂位在泰安附近，貓山則位在卑南溪南岸的低位河階上。研究的結果推測過去是沿海的小島，周圍的濱台被卑南溪所帶來的沉積物所覆蓋，成為一沖積平原。

貓山出露了利吉層內的石灰岩塊，是利吉混同層內所夾雜的角礫岩塊，因此推測貓山為利吉層出露位置，西側與卑南山礫岩以卑南山斷層接觸。利吉混同層是指海岸山脈中夾有各種岩石角礫岩塊的泥岩地層，最大岩塊直徑可達數公里；泥岩內具有緊密排列的剪切葉理，其內有兩條較為明顯的活動斷層，即為貓山西側的卑南山斷層，以及東側沿著卑南溪東岸發育的利吉斷層。