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)…
Cao nguyên đá Đồng Văn còn được các nhà khoa học đánh giá là vùng có hệ địa – sinh thái núi đá độc đáo và đa dạng. Quần xã rừng nguyên sinh ở đây còn tương đối nguyên vẹn, có nhiều gỗ, lâm sản và các loài thuốc quý như: nghiến, thông đỏ, dẻ tùng sọc nâu, đỉnh tùng, thông tre lá ngắn, hoàng đàn rủ… Đặc biệt, trên những hoang mạc đá ở cao nguyên Đồng Văn có tới trên 40 loài lan, điển hình là lan hài. Cao nguyên Đồng Văn còn là môi trường sống của các loài động vật hoang dã với trên 50 loài thú, chim, bò sát như: sơn dương, voọc mũi hếch, hoẵng, lợn rừng, cầy hương, sóc, gà rừng, chim, khướu, hoạ mi… tạo nên nét đẹp tự nhiên, sinh động của vùng cao nguyên đá.
Bên cạnh những giá trị về địa chất, địa mạo, cảnh quan… cao nguyên đá Đồng Văn còn chứa đựng những giá trị văn hoá truyền thống của cộng đồng 17 dân tộc thiểu số như: Mông, Dao, Lô lô, Tày, Nùng… Người dân vùng cao Đồng Văn sống quyện cùng với đá: dọn đá để dựng nhà, để có đất trồng trọt; khoét đá để tìm dòng nước ngọt… Đá dựng thành tường rào bao quanh làng xóm, đá giữ nước, giữ đất để có ruộng bậc thang, đá dựng thành rừng, thành lũy để bảo vệ biên cương Tổ quốc. Ở nơi đây, cúi xuống thấy đá tai mèo, ngẩng lên trời lại thấy đá - một màu đá xám bao phủ. Nhưng xen lẫn với màu xám ngắt của đá là màu xanh của những ruộng ngô, màu vàng của những nương lúa. Ngô trồng trên đá, len lỏi bám chặt vào đá mà ra bắp. Bên cạnh đó, những phiên chợ vùng cao như Phố Bảng, Đồng Văn, Lũng Cú, Sà Phìn… cùng với các phong tục tập quán, các lễ hội đặc sắc của đồng bào dân tộc đã làm bao du khách say đắm khi đến với nơi đây.
Đến Đồng Văn đẹp nhất là vào mùa xuân, khi hoa cải rực vàng chân núi, hoa đào đỏ thắm những mái ngói rêu phong. Từ thung lũng sâu, tiếng khèn Mông lảnh lót gọi hoa lê, hoa mận thức dậy nở trắng xóa một vùng rừng. Những ngọn núi đá trùng trùng điệp điệp, những cánh đồng đá trải dài bất tận thường ngày xám đen lạnh lẽo nay bỗng trở nên rực rỡ bởi những sắc màu tươi mới của mùa xuân. Tất cả cứ tràn vào nhau, hoà quyện vào nhau thành một bức tranh tuyệt đẹp nơi cực bắc Tổ quốc.
Ngày 3/10/2010, tại Lesvos (Hy Lạp), Hội đồng tư vấn Mạng lưới Công viên Địa chất toàn cầu (GGN) đã chính thức công nhận cao nguyên đá Đồng Văn là thành viên của Mạng lưới Công viên Địa chất toàn cầu, dựa trên những giá trị nổi bật về: cảnh quan; cổ sinh địa tầng; lịch sử phát triển địa chất - địa mạo và truyền thống văn hoá phong phú của cộng đồng cư dân bản địa.