地獄谷を流れる横湯川は志賀高原の大沼池を源とし、諸渓流と合流し夜間瀬川、千曲川、信濃川となり日本海に流れ下っています。地獄谷の景観はその横湯川の浸食により形作られています。

地獄谷の景観で目を引く切り立った崖と折り重なる鋭角に角ばった岩石。地獄谷の地層は主に火山活動のマグマが冷えて固まった石英閃緑岩（せきえいせんりょくがん）からなっています。長い時間をかけてマグマが冷えて固まるときや、地殻変動で生じた割れ目がみられます。風化が進むと崩れ落ち、角の立った岩石になります。

地獄谷の温泉はその石英閃緑岩の層から湧き出しています。

噴泉と後楽館

国の天然記念物に指定されている「渋の地獄谷噴泉」です。文献よると天明３年（１７８３年）浅間山の大爆発で一時噴泉が止まったと言われていますが、絶え ず１００℃近い温泉を噴き上げています。このように火山活動によって温泉や硫気の吹き出す現象を地学用語で地獄現象と言います。地獄谷の地名の由来もそん なところからきているのかもしれません。

地獄谷の温泉は横湯川の河床から自然湧出している温泉を集め利用されています。渋温泉、上林温泉へも供給されています。弱食塩泉で無色透明です。文久4年（1864年）に開かれた歴史ある湯治宿で現在も後楽館として残っています。