삼부연폭포는 물굽이가 세 차례 바뀌는 3단 형태를 하고 있으며, 물굽이 아래에는 유수의 침식작용에 의해 형성된 2개 이상의 폭호(瀑湖, plunge pool)가 형성되어 있습니다. 낙차와 폭호의 규모는 상단에서 중단, 하단으로 갈수록 점차 커지는 형태를 나타냅니다. 폭호는 폭포 밑에 깊게 파인 둥글고 움푹한 물웅덩이를 가리킵니다. 이는 낙하한 물이 자갈 등과 함께 폭포 아래 부분을 갈아내거나(마식작용을 하거나) 수압으로 뜯어내는 작용(굴식작용)을 함에 따라 형성됩니다.
한편, 삼부연폭포 하단의 벽면에서는 현재 물이 떨어지는 물줄기 옆으로 둥글고 매끈하게 깎여 나간 부분을 2개 정도 볼 수 있습니다. 이와 같이 물줄기의 흔적이 여러 개 관찰되는 것은 옛날의 폭포 위치가 오늘날과 달랐음을 말해줍니다. 즉, 크게 2차례 이상 폭포가 상류 방향으로 후퇴하였음을 나타내는 것입니다. 이와 같이 폭포의 방향이 바뀌며 후퇴하는 데에는 폭포를 구성하고 있는 화강암에서 관찰되는 X자형의 절리(균열구조)의 영향이 큰 것으로 해석되고 있습니다. 쉽게 말하면 절리를 따라 물줄기가 오랫동안 흐르거나 방향이 꺾이는 부분에 침식이 집중되면서 현재와 같은 폭포의 모양을 이루게 되었습니다.
