Ильменские горы — уникальное геологическое явление, известное своей полудрагоценной и редкометаллической минерализацией пегматитовых жил и распространением редких для Урала щелочных пород — нефелиновых сиенитов.

В минералогическом смысле Ильменогорский комплекс, несомненно, является уникальным геологическим объектом. Именно разнообразие минералов послужило толчком для создания здесь в 1920 году первого в мире минералогического заповедника. С 1930 года существует минералогический музей, в котором представлено более 200 различных минералов, обнаруженных в Ильменском хребте.

Минералы основных системных групп широко представлены в Ильменогорском комплексе: полевые шпаты, амфиболы, пироксены, слюды, а также минералы редких, редкоземельных и радиоактивных элементов. В частности, в результате специальных исследований выяснилось, что в Ильменогорском комплексе группа амфиболов, насчитывающая в мировой системе около 110 видов, представлена 38 видами (почти треть всех известных амфиболов).