王屋山—黛眉山地質公園擁有壹系列具有特殊科學意義、稀有性和美學價值的典型地質遺跡：分布其間的太古宇林山群、古元古界銀魚溝群、長城系西陽河群、薊縣系汝陽群地層和嵩陽運動、中條運動、王屋山運動、晉寧運動遺跡，系統地反映了古大陸增生、拼接和裂解的全過程，具有世界對比意義；出露齊全的太古宇、元古宇、古生界、中生界和新生界層序和保存完好的自嵩陽運動以來的八次造陸、造山運動遺跡，詳細地記錄了距今25億年以來華北地區地殼的海陸變遷過程。
橫空出世的王屋山，地質構造與地學內涵十分豐富。以王屋山命名的王屋山運動發生在距今約14．5億年。覆蓋在西陽河群古火山巖之上的小溝背組礫巖，清楚地記錄了這次構造運動。小溝背組是裂谷充填時期形成的河流礫巖，如今，這套未變質的華北陸塊上最老的河流礫巖出露在海拔1700多米的天壇山、鰲背山山頂，像城堡、像祭壇，向人們述說著王屋山的滄桑歷史——王屋山，王屋山，狀若王者之屋，實乃王者之山！
王屋山、黛眉山與兩山之間的黃河河段，是黃河中遊地區璀璨奪目的壹盤明珠。距今500萬年至260萬年之間，新構造運動復活的封門口斷裂和黃河斷裂，使得封門口斷層以北擡升著王屋山，黃河大斷層以南擡生成黛眉山，兩條斷層之間沈陷為黃河谷地。
早期的黃河沿黃河谷地溯源侵蝕貫通，形成黃河八裏峽。八裏峽是黃河貫通事件中壹個重要節點。隨著黃河的貫通入海，兩岸夷平面上的流水沿節理裂隙追蹤下切，形成了壹系列開口向黃河，呈“之”字形展布的峽谷景觀，黃河三峽皆成於斯。
位於南岸黛眉山中的黛眉峽、龍潭峽是典型的紅巖嶂谷，發育在中元古界汝陽群紅色石英砂巖中。黛眉峽長達40公裏，曲折迂回、氣勢雄偉。龍潭峽長約5000米，谷內嶂谷、隘谷呈串珠狀分布，峽幽水秀，潭瀑成群，是中原地區罕見的山水畫廊。小浪底水庫形成了黃河三峽碧波萬頃的浩瀚水域，王屋山、黛眉山倒影水中，高峽平湖，山水交融，這幅兼備北方之雄和南方之秀的錦繡畫卷，具有極高的地質科普意義。