Từ TP. Hà Giang, du khách đi theo quốc lộ 4C khoảng 43km là tới Quản Bạ. Tiếp tục theo con đường quốc lộ này qua đèo Cán Tỷ hiểm trở, qua những cánh rừng thông đại ngàn, những con dốc quanh co, uốn lượn như những dải lụa, du khách sẽ lần lượt tới Yên Minh, Đồng Văn và Mèo Vạc để khám phá cao nguyên đá.  

Nằm ở độ cao trung bình 1.000 – 1.600m so với mực nước biển trên diện tích gần 2.350km², cao nguyên đá Đồng Văn là một trong những vùng đá vôi đặc biệt của cả nước, chứa đựng những dấu ấn tiêu biểu về lịch sử phát triển của vỏ trái đất. Đồng Văn có tới 80% diện lộ đá vôi, được tạo thành từ những điều kiện môi trường và giai đoạn phát triển rất khác nhau.

Theo khảo sát của các nhà khoa học ở Viện khoa học Địa chất và Khoáng sản thì cao nguyên đá Đồng Văn đã trải qua tất cả các giai đoạn phát triển của vỏ trái đất, từ Đại cổ sinh, Đại trung sinh đến Đại tân sinh với 13 hệ tầng địa chất đã được phân chia, bao gồm Chang Pung, Lut Xia, Si Ka, Bắc Bun, Mia Lé, Si Phai, Tốc Tát, Lũng Nậm, Bắc Sơn, Đồng Đăng, Hồng Ngài, Sông Hiến và Lân Pảng, trong đó Chang Pung là hệ tầng cổ nhất có niên đại khoảng 540 triệu năm. 

Đến nay, các nhà khoa học đã xác định được ở Đồng Văn 139 biểu hiện Di sản địa chất (DSĐC) thuộc đủ loại, trong đó có 15 DSĐC cấp quốc tế, 68 cấp quốc gia và 56 cấp địa phương. Tại các trầm tích đá có tuổi khác nhau ở Đồng Văn, các nhà cổ sinh vật cũng đã phát hiện rất nhiều hóa thạch thuộc 19 nhóm: Tay cuộn, San hô vách đáy, San hô 4 tia, Lỗ tầng, Bọ ba thùy, Cá cổ, Trùng lỗ, Vỏ nón, Răng nón, Chân rìu, Chân bụng, Chân đầu, Động vật dạng rêu, Huệ biển, Vỏ cứng, Giáp xác cổ, Thực vật thủy sinh, Tảo cổ và Chitinozoa. Các cổ sinh vật hóa thạch này đã giúp các nhà khoa học hoàn chỉnh bức tranh lịch sử phát triển địa chất vùng cao nguyên đá Đồng Văn nói riêng và địa chất khu vực đông bắc Việt Nam – nam Trung Quốc nói chung.

Do cao nguyên Đồng Văn có sự đa dạng địa chất cao cùng với sự thay đổi của khí hậu nên quá trình tiến hóa karst đã tạo ra các “vườn đá”, “rừng đá” rất đa dạng và phong phú như: vườn đá Khâu Vai (Mèo Vạc) có các chóp đá hình bông hoa, nụ hoa, nhành hoa muôn hình muôn vẻ; vườn đá Lũng Pù (Mèo Vạc) có các chóp đá, tảng đá, tháp đá hình rồng cuộn, hổ ngồi…; vườn đá Vần Chải (Đồng Văn) có các phiến đá tròn nhẵn xếp gối lên nhau, trông tựa như đàn hải cẩu hàng nghìn con nằm nghỉ trên bãi biển… Tuy nhiên, những dãy núi có dạng kim tự tháp đỉnh nhọn, sườn dốc nối tiếp nhau cao ngất trời mới là phổ biến nhất, tạo cho cao nguyên đá Đồng Văn một sự uy nghi hùng vĩ. Hệ thống hang động trên cao nguyên đá Đồng Văn cũng là sản phẩm của quá trình tiến hóa karst và là những điểm tham quan du lịch rất kỳ thú như: hang Rồng ở Sảng Tủng (Đồng Văn), hang Khố Mỷ ở Tùng Vài (Quản Bạ), động Én ở Vần Chải (Đồng Văn)…