Il Parco si trova lungo la strada Statale Aradeo-Cutrofiano presso l'incrocio per Sogliano Cavour ed ha la sua sede in una ex cava d'argilla, dismessa alla fine degli anni Settanta.
In questo giacimento a cielo aperto, esteso per circa 12 ettari, sono esposti vari strati geologici, di origine marina, alcuni dei quali straordinariamente ricchi di fossili.
Famosissima nell'ambiente scientifico italiano ed estero per l'abbondanza e per lo stato di conservazione dei reparti, la cava visse un periodo di abbandono e rischiò di andare perduta durante gli anni Ottanta, quando divenne una discarica abusiva di rifiuti.
Negli anni Novanta la nuova ditta proprietaria, la Colacem di Gubbio, provvide al suo recupero, bonificandone i confini ed il fondo, piantumando ben 8000 alberi lungo i bordi a pendio dolce.
Il prof. Giuseppe Botrugno, in seguito stabili di mantenere esposti gli strati fossiliferi e di tracciare dei percorsi per visitatori, con l‘intento di trasformare la località in un vero e proprio parco turistico -scientifîco.
Gli strati geologici di Cava Lustrelle sono tutti di origine marina, escluso il più superficiale (terreno agricola ed humus) e il più profondo (la piattaforma di graniti su cui poggia tutta la serie sedimentaria di Cutrofiano e, in generale, di tutta la Puglia).
Si é soliti affermare che il Salento sorga su una serie di antichissimi fondali marini fossili, ma non tutti sono rintracciabili nel sottosuolo di Cutro?ano.
Quelli di Cava Lustrelle sono sovrapposti pressoché orizzontalmente e, partendo dal più superficiale verso il più profondo, si incontrano livelli sempre più vecchi.