Ильменский заповедник считается одним из богатейших геологических регионов России по нескольким причинам:

• Разнообразие минералов. 35 На небольшой территории сосредоточены почти все известные геологам горные породы и огромное количество разнообразных минералов. 3 Здесь найдены, например, солнечный и лунный камни, рубин и топаз, слюда и яшма, гиацинт и аквамарин. 5
• Открытие новых минералов. 14 На территории заповедника впервые были найдены 18 новых для науки минералов: ильменит, канкринит, монацит, поляковит, самарскит, ушковит и другие. 1
• Наличие редких для Урала щелочных пород. 4 В Ильменских горах широко развиты нефелиновые сиениты, которые стали родоначальниками большой группы щелочных пород. 4
• Геологическая структура. 2 Заповедник является частью Восточно-Уральского поднятия, имеющего складчато-блоковое строение. 2 Все породы — магматического или метаморфического происхождения, то есть выброшены наверх древними вулканами или стали результатом перевоплощения осадочных пластов в результате катаклизмов. 2