Геологический возраст плато Устюрт исчисляется примерно 21-23 миллионами лет. Серьезное научное его изучение началось лишь с наступлением 1980-х годов.
Обычно территорию плато Устюрт определяют так: между полуостровом Мангышлак(Мангистау) и заливом Кара-Богаз-Гол на западе, Аральским морем и дельтой Амударьи на востоке. Географически его относят в основном к Казахстану и Узбекистану. Другие ученые считают, что это некорректное определение: в небольшой своей части плато относится и к Туркменистану. Есть две причины таких разногласий. Во-первых, его недостаточная изученность. Во-вторых, одна часть ученых считает плато только столовую, то есть приподнятую, его часть, ограниченную чинками — обрывами высотой от 150 до 400 м, а другие на это резонно возражают: и за чинками геологическая структура прилегающих по периметру территорий точно такая же, как на столовом плато; так можно ли их считать не относящимися к Устюрту? По логике — нет. Отсюда и разные цифры в определении площади плато — от 180 000 до 200 000 км2, а возможно, она и еще больше, если включить в нее бывшую акваторию Аральского моря. Одних только картографических съемок тут недостаточно, необходимо учитывать множество физико-географических характеристик, не всегда обнаруживаемых на поверхности грунта. С происхождением названия, напротив, все предельно ясно: тюркское слово «устюрт» и означает «плато».
Самая распространенная физическая характеристика Устюрта — глинистая и глинисто-каменистая пустыня с группами останцов или отдельно стоящими невысокими известковыми карстовыми образованиями, а также неглубокими трещинами на почве, грабенами, локальными участками мелкого щебня и — отдельно — песка. На научном языке это формулируется так: плато Устюрт сложено осадочными породами неогена, с поверхности — сарматскими известняками, под которыми залегают мергели, глины, известняки, песчаники, гипсы. Геологи подразделяют плато на такие крупные структурно-рельефные составляющие: Северо-Устюртская синеклиза (крупная, плавная впадина), Центрально-Устюртское поднятие, Южно-Мангистауско-Устюртская впадина (система прогибов), Куаныш-Коскалинский вал, часть Аральской системы, в которую входят также расположенные восточнее Судочий прогиб и Тахтакаирский вал. В тектоническом плане — Устюрт — часть Туранской, или Скифо-Туранской, плиты. В начале и середине кайнозойской эпохи плато было дном древнего океана Тетис, существовавшего между древними суперконтинентами Гондвана и Лавразия, двумя частями распавшегося в эпоху мезозоя протоконтинента Пангея. Известняки Устюрта имеют множество вкраплений ракушек, а некоторые их слои представляют собой самый настоящий, и сплошной, ракушечник. Другие свидетели древних геологических процессов — так называемые каменные шары, чаще всего частично разрушенные, похожие на надкусанные яблоки, — железо-марганцевые шарообразные конкреции, формирующиеся обычно на морском дне, на больших глубинах.
Растительный и животный мир плато Устюрт имеет характерные и для других похожих регионов Земли виды. Травы — это в основном различные виды полыней, но больше всего здесь полукустарников, довольно часто встречаются саксаулы. Однако по весне, в очень краткий период (и не всякий год), если посчастливится, можно увидеть и цветущий Устюрт. Среди млекопитающих преобладают грызуны, в основном мелкие — песчанки, суслики, тушканчики, сурки. Есть несколько видов змей, ящерицы, среднеазиатская черепаха. Водятся архары, волки, лисы, корсаки, зайцы-толаи, ежи, с юга иногда проникают шакалы. На плато обитают два также редких и охраняемых вида кошачьих — гепарды и каракалы. Главная краса фауны Устюрта — сайгаки, сохранность популяции которых сейчас под угрозой. «Цари» мира пернатых — грифы и орлы, других видов птиц немного, в основном это разные виды воробьев и голубей.
Даже по карте можно представить, каковы условия жизни на плато Устюрт: здесь нет рек и других водоемов, от рек остались лишь высохшие русла, от древних озер — солончаки, эта территория, не защищенная ни горами, ни лесами, открыта ветрам со всех сторон света. Создавая плато, природа словно огранила его почти непрерывной извилистой полосой чинков (отвесных известковых обрывов), высотой (на разных участках) от 150 до 400 м. Особенно хорошо чинки выражены на востоке и западе плато. На севере — слабее, на юге чинков почти нет. В результате эрозии почв и изменений в карсте эти стражи Устюрта медленно, но верно «перемещаются», и границы плато меняются вслед за ними.
Первозданную красоту необжитых и труднодоступных территорий способны оценить лишь те, кто там работает, или опытные путешественники-экстремалы. С плато Устюрт они привозят завораживающе интересные сообщения.
Первое, что поражает всех, — редкие по красоте пейзажи, производящие особенно сильное впечатление на восходе и закате, когда причудливые по форме меловые образования, ослепительно-белые или чуть голубоватые под полуденным солнцем, вбирают в себя, как экраны, перетекающие друг в друга оттенки золотистого, желтого, розового, багряного цветов.
Второе важнейшее открытие для путешественников — то, что в древности эти места не были пустынными, здесь в Средние века проходила часть Великого шелкового пути, из Хорезма — к Эмбе, Каспию и низовьям Волги. Внушительное количество заброшенных кладбищ, которые опознаются по возвышающимся над ними мазарам — надгробиям, и подземных храмов свидетельствует не только о том, что караванщики испытывали серьезные тяготы в пути, а и о том, что этих людей проходило здесь много, очень много, И следовательно, постоянно жительствовали на плато и те, кто обслуживал торговцев, в небольших городах с караван-сараями, мечетями и загонами для верблюдов. Из руин таких городов более всего известны относительно неплохо сохранившиеся остатки древнего Шахр-и-Вазира. Уже открыты, правда пока не исследованы, следы и других городов. Многое в этих руинах, в частности обилие заброшенных колодцев, указывает на то, что условия жизни на плато Устюрт в древности были не столь суровы, как сейчас. Что касается еще более незапамятных времен, то археологи обнаружили более 60 неолитических стоянок и остатки поселений скифов-сарматов III-IV вв. Затем, как мы помним, была эпоха Великого переселения народов (IV-VII вв.), и она тоже оставила свои материальные следы на плато Устюрт. Разрушило средневековые города не только время, здесь проходили монгольские орды, что также засвидетельствовано археологическими находками.
А самая удивительная и загадочная находка на плато Устюрт — это его «стрелы», которые многие сравнивают со знаменитыми изображениями на поверхности земли в пустыне Наска. «Стрелы» в данном случае не метафора, эти выложенные из колотых камней на земле гигантские знаки в форме треугольников со сторонами около 100 м действительно напоминают наконечники стрел. Целиком они видны только с воздуха, поэтому и обнаружены были недавно, при аэрофотосъемке в конце 1970-х гг. Возможно, «стрелы» имели и какое-то сакральное значение, но большинство исследователей склоняются к тому, что, прежде всего, — практический смысл: все они своим острием указывают на северо-восток, то есть туда, где можно было найти отступающую с плато воду. Но почему они такие огромные? Может, это послание высшим небесным силам? Пока нет ответа. Есть еще две любопытные гипотезы. По одной из них, это древние обводнительные сооружения: вдоль их периметра есть рвы, и трава там чуть более зеленая, чем вокруг, а на концах сторон треугольников имеются ямы, предположительно служившие резервуарами для воды. По другой гипотезе, «стрелы» — загоны для скота, и относятся они к XIV-XII вв. до н. э., как бронзовые наконечники обычных стрел, найденные поблизости, но эти находки — свидетельство лишь того, что кочевники бывали здесь в это время. Встречаются и выложенные из камней условные фигуры черепах и пирамиды. В 1983 г. около колодцев Бейте было найдено 70 каменных фигур воинов высотой от одного до почти четырех метров и вытесанные из известняка головы. Судя по некоторым изображенным деталям — оружию, украшениям, — эти статуи были созданы скифами-массагетами в IV-III вв. до н. э. Они были повалены на землю и разбиты. Несмотря на это, удалось установить, что некогда статуи стояли строем.
Ученые уверены, что Устюрт может преподнести еще немало подобных открытий.