La Sierra de Atapuerca está situada casi en el límite entre las cuencas geológicas del Ebro y del Duero, en el extremo oriental del corredor de la Bureba. Se trata de una modesta elevación (1080m en el alto de San Vicente) de naturaleza calcárea,
y de edad mesozoica, sobre los materiales neógenos que colmatan la cuenca del Duero (unos 800 m en el área de la Sierra). Durante el Mioceno, a favor del descenso en el nivel de base del río Arlanzón, comenzó a desarrollarse el
complejo sistema cárstico, cuyo relleno dio lugar a la formación de los excepcionales yacimientos paleontológicos de Atapuerca. A día de hoy, este conjunto de yacimientos constituye el registro más completo de la historia de la vida en medios continentales del Pleistoceno europeo, incluyendo uno de los conjuntos de fósiles humanos más importantes del planeta, que ilustra la evolución humana en Europa, desde su primer poblamiento hasta nuestros días.