두호동 화석산지는 환호공원 해안도로 옆의 이암* 사면에 분포하며, 신생대 제3기(약 2200만 년 전)에 살았던 고생물들의 화석을 간직하고 있는 명소이다. 두호동 화석산지는 영덕의 철암산 화석산지와 더불어 우리나라에서 동해가 형성된 시기의 바다 생물이 화석으로 산출되는 곳이기 때문에 당시 동해 환경을 파악할 수 있는 중요한 연구지로 꼽히고 있다. 두호동 화석산지에서 산출되는 화석은 한반도와 붙어있던 일본이 잡아당기는 힘으로 떨어져 나가면서 동해가 형성되었을 때 만들어졌다. 이곳에도 잡아당기는 힘이 영향을 주어 땅이 벌어지게 되었고, 벌어진 틈을 따라 주변에 있던 퇴적물들이 이곳에 살고 있던 생물들을 빠르게 덮으면서 화석이 만들어지게 된 것이다. 또한 이암 사면에서는 타원 모양의 거대한 덩어리가 붙어있는 모습도 관찰되는데, 이는 석회(CaCO3) 성분이 뭉쳐져 만들어진 결핵체이다. 결핵체는 둥근 모양에서 평평한 모양까지 다양하며, 그 안에서 화석이 발견되기도 한다. 이러한 결핵체를 통해 오랜 기간 이암층이 서서히 쌓였음을 알 수 있다.
* 이암: 1/16 mm 보다 작은 진흙이 쌓여 만들어진 암석