멍우리 협곡은 한탄강의 대부분 협곡과 달리 양안 높이가 20~30m 내외의 주상절리(柱狀節理)로 이뤄진 협곡으로 약 4㎞에 걸쳐 수려한 경관을 보여준다.
협곡 구간에는 주상절리의 침식(浸蝕)과 박리(剝離)로 인한 소형 하식(河蝕) 동굴이 30여 기 이상 형성돼 있고, 하식애(河蝕崖:하천의 침식 작용으로 생긴 높은 절벽)와 고(古) 토양층의 발달 과정 등을 관찰할 수 있어 지질·지형학적인 가치가 큰 곳이다.
한탄강은 신생대 말기에 해당하는 제4기에 북한 평강 오리산 북쪽 640m 고지에서 분출한 현무암질 용암류가 추가령 구조선(構造線:규모가 큰 단층선)을 따라 흘러 형성한 용암대지에 풍화와 침식작용으로 협곡이 형성됐다.
협곡 길이가 약 4㎞에 달해 '한국의 그랜드 캐니언(Grand Canyon)'이라고도 불린다.
또한 다양한 식생이 발달해 가을철 단풍이 물들면 협곡의 곡류와 어울려 아름답고 뛰어난 경관을 만든다.