位于河北省秦皇岛市市区北部，区域范围隶属秦皇岛市抚宁区和海港区。地理坐标介于东经119°30′～115°40′，北纬40°02′～40°14′，面积1395公顷。主要保护对象为标准地质剖面、典型地质构造等地质遗迹。1999年建立柳江盆地地质遗迹省级自然保护区。2001年底被批准成为国家地质公园（核心区域）。2005年晋升为国家级自然保护区。

保护区所在区域海拔200～300米，以低山与浅切割丘陵区为主，地势北高南低，西高东低。沟谷纵横，山峦重叠，山脊走向多为南北向，西部山势陡峻，东部坡缓谷宽，波状起伏。属暖温带半湿润季风型大陆性气候，冬季较长偏暖，夏季凉爽，秋季较短，春季干旱多风。年平均气温10.1℃，平均年降水量705毫米。区内水系较发育，大石河和汤河由北向南流经本区，并各自注入渤海。

区内地质遗迹资源丰富，完整地保存了新元古代至新生代中国华北地台在地球演化进程中的地壳运动、岩浆活动、沉积环境变化及生物进化等各种重要地质事件与地质现象，荟萃了中国北方20多亿年以来各个地质历史时期形成的24个组级地层单位、六大地壳运动不整合面和多种典型地质构造。主要包括：①由吕梁运动、蓟县运动、加里东运动、海西运动、印支运动和燕山运动所形成的六大不整合面。②元古界、古生界、中生界等三套地层。③古生物化石组合带；不同级别的褶皱、不同性质的断裂及其他构造形迹等。

区内地质遗迹资源集典型性、稀有性、自然性于一身，为国内独有、世界罕见，被誉为华北地区地质演化的教科书，是中国规模最大的地学教学野外实习基地和研究基地。地球上的火成岩、沉积岩、变质岩三大岩类均在此展露，岩石种类繁多，含有大量的哺乳动物化石，享有地学天然实验室和地学自然博物馆的美誉。