Núi Đôi Cô Tiên có độ cao trung bình khoảng 1000m với mực nước biển, tọa độ 23o03’518 vĩ độ Bắc, 105o00’16 kinh độ Đông. Núi Đôi nằm chếch bên phải của thung lũng thị trấn Tam Sơn, hai chóp núi tròn đều theo hình bát úp, diện tích gần 3,6 ha, chu vi 995,6m, hình thành do quá trình kiến tạo biến đổi của vỏ trái đất. Núi Đôi thuộc kỷ Đệ Tứ - có niên đại cách ngày nay khoảng 1,6 đến 2 triệu năm. Được hình thành từ quá trình vận động tạo sơn của thềm lục địa vỏ trái đất, sự đứt gãy của các khối núi đá vôi. Đây là nơi chuyển tiếp giữa địa tầng đá vôi với núi đất. Đá đôlômít bị phong hóa và di chuyển theo sườn xuống dưới chân do trọng lực và nước chảy tràn trong mùa mưa. Đặc biệt, còn đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành nón của Núi Đôi nói riêng và của các ngọn núi có hình chóp nón nói chung là có sự đan xen của các đứt gãy, hướng khác nhau làm đá bị phá hủy dễ dàng hơn. Núi Đôi có tầng động thực vật phong phú đa dạng, dưới chân Núi Đôi là cánh đồng lúa màu mỡ. Suốt bốn mùa cảnh quan nơi đây thay đổi màu sắc giống hệt cô tiên thay áo mới. 

Núi Đôi Cô Tiên là một kiệt tác nghệ thuật mà tạo hóa đã ban tặng cho vùng đất này. Giữa những núi đá trùng điệp có nổi lên rõ hai trái núi tròn trịa và mềm mại giống hệt đôi gò bồng đào của người thiếu nữ, khiến bất cứ ai cũng phải ngỡ ngàng. Núi Đôi đã tạo cho thung lũng Quản Bạ một cảnh quan độc nhất vô nhị hết sức hấp dẫn. Một tòa thiên nhiên giữa lòng thung lũng mang đầy huyền thoại.

Tương truyền rằng: Ngày xửa ngày xưa ở vùng đất này có một chàng trai người H’Mông khôi ngô tuấn tú, Có tài thổi đàn môi. Tiếng đàn môi của chàng trai H’Mông lúc réo rắt, lúc sâu lắng, lúc lại da diết trầm bổng như tiếng gió giữa canh khuya vút lên cao, vang xa len vào từng vách núi. Lúc đó trên thượng giới có một nàng tiên cực kỳ xinh đẹp tên là Hoa Đào vô tình nghe được tiếng đàn môi quyến rũ của chàng trai H’Mông đó, nên đã nương mây theo gió trốn xuống trần gian tìm người thổi đàn môi. Phải lòng chàng trai H’Mong đẹp trai và tài giỏi, nàng đã quyết định ở lại hạ giới chung sống cùng chàng. Hai người sống với nhau rất hạnh phúc, ít lâu sau nàng tiên Hoa Đào đã hạ sinh một cậu bé vô cùng khôi ngô tuấn tú.

Khi Ngọc Hoàng biết chuyện Hoa Đào lén xuống hạ giới và chung sống cùng người trần đã vô cùng tức giận. Ngọc Hoàng ngay lập tức sai Thiên Lôi xuống bắt Hoa Đào về trị tội. Hoa Đào khóc lóc van xin cho nàng được ở lại nuôi con nhưng không được Ngọc Hoàng chấp thuận. Thương con thơ sẽ khóc vì thiếu sữa, nên nàng đã quyết định để lại đôi gò bồng đào của mình lại trần gian để nuôi dưỡng đứa con bé bỏng. Đôi gò bồng đào căng tròn nuôi con ngày càng khôn lớn và dần biến thành hai quả núi có hình dạng giống đôi bầu vú mẹ. Đó cũng chính là danh lam thắng cảnh Núi đôi Cô Tiên ngày nay. Núi Đôi Cô Tiên đã được khoanh vùng và có quy chế bảo vệ, bảo tồn.

Được Bộ Văn hóa, Thể thao và Du lịch xếp hạng Danh lam thắng cảnh quốc gia năm 2009 theo Quyết định số 4196/QĐ-BVHTTDL ngày 16/11/2009.