Todo comenzo en el período Triásico de la Era Mesozoica y se caracteriza por la expansión de los primeros dinosaurios y mamíferos.
Nuevos y variados son los restos fósiles encontrados en el Valle de la Luna, por ejemplo el carnívoro "Eoraptor lunensis" , famoso por ser uno de los dinosaurios depredadores más antiguos que se conocen.
El paisaje está dominado por las geoformas producto del desgaste diferencial de las rocas, como ''El Hongo'', ''El submarino'' y ''Cancha de Bochas''. Las Barrancas Coloradas dominan el paisaje alcanzando los 200 metros de altura.
El parque posee un circuito de recorrido vehicular de aproximadamente 40 kilómetros y se realiza en la movilidad particular de cada visitante. El mismo tiene 5 estaciones (El Gusano, Valle Pintado, Cancha de Bochas, El Submarino y El Hongo); las cuales son los principales puntos de interés, y demanda aproximadamente 3 horas recorrerlo.
EL 30 de noviembre de 2000, la Unesco declaro el sitio Ischigualasto - Talampaya Patrinomio Natural de la Humanidad.
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