昆仑山地质公园内保留了中国最完整的特提斯、欧亚板块与冈瓦纳板块开合地质历史的物质记录，板块缝合带及其间的残留岩片忠实记载了特提斯洋多次洋-陆转变、岩浆活动、地壳拉张、板块俯冲碰撞等复杂地史，其在中国乃至亚洲东部地球科学上的重大意义独一无二，无可替代。这是本地质公园的核心地学价值之一。

昆仑山是亚洲内陆的重要山系，也是研究欧亚大陆地质演化的重要窗口。昆仑山地质公园是中元古代万宝沟群、奥陶系纳赤台群、第四系羌塘组等中国西北重要地层单位的创建命名地，公园内丰富的前第四系的地质建造内容和地质剖面，给昆仑山的地质研究提供了重要场所，对于研究昆仑山造山带的形成、演化，对于研究古板块的地质特征及古板块之间的相互作用，都有重要的科学价值和全球对比意义。

公园内的冰川地貌、冰缘地貌系统，以及它们所蕴含的新构造运动、气候变化、冰川作用、地貌演化等信息，为地貌学、冰川学、湖泊学、构造地质学等学科的研究提供了一处极好的天然实验室，对于新构造运动的地貌、气候响应，第四纪冰期的划分对比，特殊构造、气候条件下的山地地貌演化等方面的研究，都有十分重要的价值。

昆仑山地质公园也是开创冻土和强烈地震带研究，防止地质灾害、工程地质、环境地质实践场所。昆仑山口西发生的Ms8.1级强烈地震，发生在青藏高原内部的大型构造带—昆仑山构造带上，是迄今为止中国乃至世界罕见且保存最完整、最壮观、最新的地震遗迹之一。已被国际地质学界公认为研究地球喜马拉雅造山运动和强地震机理的天然“课堂”，其典型性和稀有性已成共识。