Nổi bật tại Công viên địa chất Lý Sơn - Sa Huỳnh là cụm núi lửa Lý Sơn - Bình Châu và vùng phụ cận. Nơi đây phát lộ nhiều loại đất đá, nham thạch tiêu biểu cho các chế độ phun trào khác nhau.
Chứng tích của quá trình hoạt động kiến tạo có thể được thấy rõ ở đảo Lý Sơn với nhiều miệng núi lửa đã tắt, tạo nên cảnh quan thiên nhiên kỳ thú như cổng Tò Vò, vách Hang Câu, miệng Giếng Tiền, miệng Thới Lới...
Công viên địa chất Lý Sơn - Sa Huỳnh còn gây kinh ngạc bởi có mật độ di sản văn hóa dày đặc đan xen của nhiều nền văn hóa khác nhau.
Đó là văn hóa thời đồ đá cũ và mới, văn hóa Sa Huỳnh, văn hóa Chăm Pa và văn hóa Đại Việt, đặc biệt là văn hóa Sa Huỳnh từ hơn 100 năm qua đã được biết đến như một nền văn hóa đặc sắc ở miền Trung.
Công viên địa chất Lý Sơn cũng nổi tiếng bởi các đền, chùa, miếu mạo, các lễ hội đặc sắc. Đặc biệt, tại vùng biển Bình Châu - Lý Sơn, các nhà khoa học đã tìm thấy “nghĩa địa tàu đắm” với hàng chục con tàu đắm cổ chứa nhiều loại hình hiện vật có niên đại từ 500 - 1.000 năm.
Công viên địa chất Lý Sơn -Sa Huỳnh cũng nổi tiếng bởi sự đa dạng sinh học. Trên biển có trên 700 loài động, thực vật, trong đó có 25 loài nằm trong danh mục có nguy cơ tuyệt chủng ở Việt Nam, đặc biệt là loài rùa biển quý hiếm như rùa da, vích, đồi mồi và đồi mồi dứa.
Trên cạn, có 53 loài động vật quý hiếm được sách đỏ Việt Nam ghi nhận ở các bậc khác nhau, trong đó có 30 loài trong sách đỏ Việt Nam và 71 loài trong danh sách đỏ của Liên minh bảo tồn thiên nhiên quốc tế.
Rừng tự nhiên khu vực Công viên địa chất Lý Sơn – Sa Huỳnh có nhiều loài cây gỗ, cây đặc sản rừng quý như sến, chò, giổi, lim, táu, trắc, kiền, sa nhân, hà thủ ô, gừng gió, quế, lan kim tuyến, lan đá…
Hiện Công viên địa chất Lý Sơn - Sa Huỳnh là một điểm đến kỳ thú. Khoảng 90 điểm di sản có chọn lọc phân bố trên bốn tuyến Đông - Tây -Nam - Bắc.
Bí ẩn nơi đảo thiêng là tuyến phía Đông. Đây chính là chuyến hải trình tham quan đảo Lý Sơn, được xem là vùng lõi của Công viên địa chất Lý Sơn - Sa Huỳnh.
Lý Sơn không chỉ là bí ẩn của đội hùng binh năm xưa vâng mệnh các vị vua, chúa thời Nguyễn quyết dứt áo ra đi, một đi không trở lại để bảo vệ biên cương tổ quốc, mà còn là bí ẩn của lớp cư dân bản địa từng sinh sống trên đảo 2.500 năm về trước, cư dân Sa Huỳnh, lưu vết lại tại các di chỉ khảo cổ Xóm Ốc, Suối Chình.
Hòn đảo thiêng này còn là bí ẩn của các rạn san hô, nổi và chìm, của san hô hóa thạch hình cối xay, của các miệng núi lửa nằm sâu trong lòng biển, của cổng tò vò trên cạn và dưới nước; bí ẩn của những phương thức canh tác độc đáo tạo nên một vương quốc tỏi giữa đại dương bao la.
Vũ điệu thời gian là tuyến phía Tây. Vùng lục địa cổ này sở hữu cơ man thác như Con Lam, Cà Đú, Trà Căng, Óc Sơn cho đến Suối Chè hình thành do hoạt động đứt gãy kiến tạo với các biểu hiện nứt vỡ và thạch anh hóa mạnh mẽ các đá trầm tích thuộc hệ tầng A Vương.
Đây cũng là vùng đất có Điện Trường Bà linh thiêng, nơi vào tháng 4 Âm lịch hàng năm không chỉ dân trong vùng mà khách thập phương cũng đổ về dự lễ, khấn vái đặng mưa thuận gió hòa, cầu an, cầu tự.
Hành trình ngược về các nền văn hóa cổ là tuyến phía Nam. Dù được coi là trung tâm của nền văn hóa Sa Huỳnh, khu vực này còn lưu dấu vết của nền văn hóa Chăm-pa (192-1832) rực rỡ không kém, như một tiếp nối của dòng chảy văn hóa.
Những di chỉ của người Chăm gắn bó mật thiết với đá, như giếng đá, cầu đá, con đường đá, bia ký cổ trên đá cùng nhiều sự tích về quá trình giao hòa với văn hóa Đại Việt sau này.
Tiếng vọng của biển là tuyến phía Bắc. Nơi đây có đệ nhất thắng cảnh Quảng Ngãi Thiên Ấn Niêm Hà, bãi biển Mỹ Khê, biển Bình Châu nơi những con tàu đắm còn nằm mãi trong lòng đại dương...
