Földtani természeti értékként, a magyarországi miocén képződményeken belül, a kora-bádeni korú homokösszlet az egykori tengerparton a hullámverés által felhalmozott puhatestűek (elsősorban csigák és kagylók) kiváló megtartású vázmaradványainak egyedülálló lelőhelye. Az itt előforduló több mint 400 puhatestű fajon kívül közel 100 foraminifera (mészvázas egysejtű) fajt is találtak a homokban. Mint különleges jelentőségű ősmaradvány lelőhely és egyben geológiai alapszelvény kapott védelmet.
A Keleti-Bakony középidei (főleg felső-triász dolomit) hegytömegének több száz méterrel lejjebb zökkent (pontosabban a feltolódások mentén kevésbé kiemelkedett) D-i előterét szintén karni dolomit alkotja. A bánya északi szomszédságában mélyült – több mint 400 méteres – fúrás jól tükrözi a Várpalotai-medence ezen részének földtani felépítését. Eszerint a felszíntől számított 340 m mélység alatt karni dolomit helyezkedik el, melyre 100 méternél vastagabb eocén (főleg márga) sorozat települ. Efölött szintén eróziós diszkordancia felülettel következik a középső-miocén rétegsor. A medence alsó-bádeni, homokos-agyagos képződményei mintegy 100 méter vastagságúak, melynek alsó részét képviselik a felhagyott homokbányában előbukkanó, enyhén DK felé dőlő rétegek. A nemzetközileg elfogadott rétegtani besorolás szerint az itteni homok az M4b („felső-lagenidae”-s) szintet képviseli. A miocén rétegsorra a fal legfelső részén látható, néhány méter vastagságú pleisztocén törmelékes anyag települ, benne vegyesen triász dolomittal és felső-pannon édesvízi mészkővel.
A bányafalban feltárt 4–5 méter vastag, egykori tengerparti környezetben keletkezett középső-miocén homoksorozat két fő részből áll. Alsó részét egynemű, viszonylag nyugodtabb vízben lerakódott, kevés agyagot is tartalmazó apró szemcséjű, világos okkersárga homok alkotja. A védett alapszelvény felső részét több méter vastagságú keresztrétegzett, szürke homok képviseli. A hullámveréses eredetű anyag többnyire jól osztályozott, apró és közép szemcséjű kvarchomokból áll, benne hatalmas mennyiségű összemosott molluszka héjjal. A vízmozgás miatt széttöredezett mészteknők mellett igen sok kitűnő megtartású kagylóhéj és csigaváz (400-nál több faj) őrződött meg.
A Várpalotai homokbánya természetvédelmi terület legfőbb értékét ez a hazai viszonylatban egyedülálló ősmaradvány-együttes jelenti. A védett feltárás tehát elsősorban tudományos (őslénytani és rétegtani) és felsőoktatási célokat szolgál, de emellett geológiai bemutatóhelyként ismeretterjesztésre is alkalmas.
Igazgatóságunk 2011. januárjától szakvezető kíséretében lehetőséget biztosít a védett terület látogatására. A geoturisztikai hasznosítással kapcsolatos információkért kattintson az alábbi szövegre: Szakvezetés a Várpalotai Homokbányában - részletek
