在地质学上，天坑是一种特大型喀斯特负地形，显现出非凡的空间与形态特质，如巨大的容积，陡峭而圈闭的岩壁，呈深陷的井状或桶状轮廓等。天坑通常发育在厚度巨大、地下水位很深的可溶性岩层中，从地下通往地面，平均宽度与深度均大于100米，底部通常与地下河相连接。

　　世界上最大的天坑群位于我国广西乐业县，乐业天坑群的范围达20多平方千米，由大石围天坑和附近的数十个天坑密集排列而成。关于乐业天坑群的形成原因，我国地质学家认为，主要与乐业县特殊的地质构造有关。乐业县的地层呈S形旋扭构造，而天坑分布的地区正处于这个旋扭构造的中部，因此当发生地壳震荡时，此处产生的张力最大，形成了许多抵抗张力的裂隙，从而形成了天坑群。

　　天坑的形成需要同时满足多方面的条件。

　　第一，岩层本身。首先，石灰岩层的厚度要足够，才能为天坑的形成提供足够的空间;其次，包气带(含气体的岩层)的厚度也要够大;再次，岩层与地面需平行，就像一层层石板堆在四周一样，只有这样的岩层才能垮塌。

　　第二，水文条件。首先，地下河的水位要很深;其次，降雨量要足够大，当地下河的流量和动力足够大，才能将塌落的石头冲走。第三，还要满足地壳突起的条件，这样地壳运动才会给岩层的垮塌提供动力。

　　天坑按照成因类型分为塌陷型和冲蚀型。塌陷型天坑的形成分为地下暗河、塌陷大厅、天窗天坑三个阶段。第一阶段，地下水不断地溶蚀和侵蚀，导致洞壁和洞顶岩层不断崩塌;第二阶段，水流经年累月地冲刷带走崩塌物，逐渐扩大崩塌空间，形成穹隆状的地下大厅;第三阶段，在地表水的侵蚀和重力作用下，大厅顶部岩层崩塌，最终形成天窗天坑。而冲蚀型天坑是由于地表水流不断冲蚀扩大与加深碳酸盐岩层发育的落水洞共同形成的。

　　目前在全世界发现的岩溶天坑绝大多数为塌陷型天坑，主要分布于我国南方(以红水河流域、长江流域为主)，低纬度的东南亚、加勒比海沿岸，以及地中海沿岸的一些国家。

　　天坑不仅是旅游景观，还是宝贵的地质研究对象。地质学家可以借助天坑来判断峰丛地貌是否发育成熟，从而判断所在的峰丛区是否有各类洞穴、地下河、天生桥等相关的地质遗迹。岩溶天坑理论丰富和发展了传统岩溶地质学理论和景观地貌学理论，推动了相关学科的发展。