Долина покрыта кристаллическим гипсом, в честь которого геологический разрез, вскрывающий пограничную часть между юрской и меловой системами, и получил название "Долина кристаллов".

Сложные процессы окисления пирита, образования насыщенных гипсом растворов и привели к росту друзы.
Кристаллический гипс здесь повсюду – стоит лишь копнуть на пять сантиметров вглубь породы. Прозрачные кристаллы красиво переливаются в лучах солнца, но они недолговечны и хрупки.
Главные богатства Долины кристаллов вскрываются в недрах земли. Многочисленные овраги, высотой более шести метров, полны остатками юрского и мелового отложений: головоногих моллюсков, белемнитов и скелетов морских ящеров.