사자산의 기반암은 석회암이고, 삿갓봉 주변의 산지는 대부분 석회암 풍화토로 덮혀 있다.
사자산에는 신라시대에 자장율사(慈藏律師)가 창건하였다는 흥녕사(興寧寺)가 있었다. 이 절은 신라시대에 번창했던 구산선문(九山禪門) 중의 하나로서 이른바 사자산파(獅子山派)의 중심이었다. 흥녕사는 신라시대 말기 징효대사(澄曉大師)가 적멸보궁형 법당을 세우면서 크게 번창하였고, 한때 2천여 명의 스님이 수도하던 큰 절이었다. 경내에는 944년(혜종 1) 건립된 영월 흥녕사지 징효대사탑비(보물, 1977년 지정)가 있다.
흥녕사의 폐사(廢寺) 시기는 알 수 없으며 현재 이곳에는 법흥사(法興寺)가 있다. 법흥사의 적멸보궁(寂滅寶宮)은 법흥사의 본존(本尊)으로서 석가모니불의 진신사리(眞身舍利)를 봉안한 보궁이며, 이는 오대산의 상원사(上院寺), 양산의 통도사(通度寺), 정선의 정암사(淨巖寺)와 더불어 4대 적멸보궁 중 하나이다
적멸보궁 옆에는 자장율사가 진신사리를 봉안하고 수도하던 토굴이 있고, 왼쪽에는 자장율사가 당나라에서 진신사리를 넣어 왔다는 석함(石函)이 있다.
북쪽으로 흐르는 수계는 상안리를 지나 서쪽으로 흘러 안흥리에서 주천강(酒泉江)으로 흘러들고, 남쪽으로 흐르는 수계도 무릉리에 이르러 주천강으로 흘러든다.