면적 1,488,470㎡. 1962년 천연기념물로 지정되었다. 왜관읍에서 낙동강 동쪽 기슭을 따라 내려가다가 가설리에서 북으로 열린 넓은 골짜기를 따라 2㎞ 올라가면 저수지에 도달하게 되는데, 여기에서 계곡을 따라 500m 더 올라간 곳에 위치한다.
계곡 바닥에는 화석이 많이 박혀 있다. 화석사리는 약 1억3000만 년 전인 백악기 초에 이 부근에서 번성하였던 고사리와 비슷한 잎을 가진 고사리식물의 화석으로서, 그 잎은 고사리와 같으나 나무줄기와 가지가 있고 잎은 이 가지에 붙어 있는 종류이다.
이곳의 검은 지층 중에서는 사리나무 줄기의 화석이 발견되며 사리의 잎은 발견되지 않는다. 이 검은 지층은 낙동층(洛東層)이라고 불리는 퇴적암으로서, 경상남북도에 널리 분포되어 있는 경상계(慶尙系)의 최하부지층이다.
사리의 줄기화석을 줄기에 직각인 방향으로 잘라서 얇은 판을 만들어 현미경으로 관찰하면 고사리류와 종자식물의 줄기에서 볼 수 있는 관다발이 발견되는데, 사리화석에서는 말발굽모양으로 구불구불한 무늬를 볼 수 있고, 줄기와 평행한 방향으로 만든 얇은 판에서는 식물의 세포와 그 밖의 구조를 발견할 수 있다.
이 나무고사리화석 가운데에는 지름이 20㎝에 달하는 나무줄기들도 있으며, 이들은 Cyathocaulis naktongensis OGURA라는 이름으로 불리고 있다. 이곳 낙동층의 지층에서는 다른 고사리 종류의 화석이나 베넷티테스(Bennettites), 닐소니아(Nilsonia), 은행, 송백류(松柏類) 및 그 밖의 잎의 화석도 함께 발견되는데, 이들을 함께 묶어 낙동식물화석군(洛東植物化石群)이라고 부른다.
사리는 우리나라에서는 화석으로만 발견되나, 일본 서남부·대만·남양 등 열대지방에서는 자생하고 있는 식물이다. 1962년 12월 3일 천연기념물로 지정되었다.