오도리 주상절리는 신생대 제3기 연일층군(주로 해양 퇴적암으로 구성) 내부에 소규모로 분포하고 있는데, 이러한 특징은 포항 달전리에 연일층군을 관입하고 있는 달전현무암에 층서적으로 대비될 것으로 판단되며, 달전현무암이 약 14Ma(Ar-Ar 연령측정법)로 측정된 바 있어 오도리 주상절리도 이와 비슷한 시기에 형성된 것으로 추정된다.

작은 수로들에 의해 최소 3~4개 정도의 작은 섬으로 구분되는데, 각각의 섬들에 발달하는 주상절리들은 1) 내부의 불연속면(단절 또는 서로 잘린면 등)이 없는 점, 2) 주상절리의 방향과 모양이 서로 연결되어 연속적으로 분포하는 특징을 보임에 따라, 오도리 주상절리는 하나의 염기성 마그마가 지하 아래에 관입하고 식으면서 만들어진 하나의 주상절리로 판단된다. 섬 전체가 북북서-남남동 방향으로 길쭉한 타원형의 형태를 보이고 있는데, 동 방향으로 주상절리의 냉각면(cooling surface)이 연속적으로 발달하고 있으며, 이러한 특징은 남북방향의 타원형 관입체에 의해 주상절리가 만들어졌던 것으로 추정된다.

공간적 위치에 따라 서로 다른 형태를 보이고 있는데, 동쪽 부분(바다 방향)은 편평한 면에서 다각형(두께 10-50 cm)을 잘 관찰할 수 있으며, 서쪽(해수욕장 방향) 부분의 주상절리는 수평 또는 저각도(10-45)로 위로 서 있는 육각기둥이 겹쳐져서 발달한 모습이 관찰된다. 동편의 편평한 면은 바닷쪽에 위치한 부분이 상대적으로 해식작용이 활발하여 해식면을 만들고 있는 것으로 해석되고 이러한 해식면을 따라 주상절리의 냉각면(cooling surface)이 노출된 특징을 보이며 상대적으로 해식작용이 약한 서쪽은 해식면이 만들어지지 못해 주상절리의 냉각절리면이 노출된 특징을 보인다.

이러한 특징은 오도리 주상절리가 하나의 관입체에 의해 연속적인 주상절리가 만들어졌지만, 이후의 바닷물의 상대적인 해식작용에 의해 주상절리의 여러면(냉각절리면, 냉각면)을 동시에 관찰할 수 있는 곳으로 변형된 것으로 사료된다. 따라서 오도리 주상절리는 바닷물의 침식작용에 의해 다양한 형태의 주상절리가 만들어지는 과정을 보여주는 곳으로 경관적·학술적으로 가치가 있다.