壽山動物園所在之壽山為矗立於低緩平原上的一座獨立山，位於高雄市西側，濱臨臺灣海峽，其南北長約6公里，東西寬約2 公里，稜線位於在中央，呈南北走向，最高峰-高雄山海拔355公尺。由於地層受褶曲作用而傾斜，其西側岩層易崩落，遂形成斷崖面海的單面山地形，崖長3公里以上，崖高60~ 100餘公尺。東北側為臺灣水泥公司的石灰岩採掘場，因屬於順向坡且上覆岩體多節理和裂隙，加上底部透水性差的泥岩易形成滑動面，近年曾發生大規模的岩體崩移，釀成重大災害。目前已停止開採石灰岩，並進行地表植生復育工作。

壽山動物園座落於高雄市壽山南端台地上，海拔約75~90m，地表起伏不大，西側緊臨海拔160m高之陡削坡面，東側下降至海拔30m左右之谷地，再向東則進入地勢低緩的廣大高屏平原。