A vörösre festett figurát, amelyre Szombathy József régész bukkant 1908-ban az alsó-ausztriai Willendorf in der Wachau közelében található őskőkori lelőhelyen, egy porózus mészkőféléből, oolitból, más néven ikrakőből faragták, amely egyáltalán nem jellemző a lelőhely környékére. A kőzet fellelési helyét eddig leginkább Csehországban, Brno közelében sejtették.
A Bécsi Egyetem kutatói azonban Gerhard Weber vezetésével nagy felbontású mikro-CT-vel világították át a szobrocskát, és megállapították, hogy annak belseje nagyon egyenlőtlen. A ritka kőzet pontos változatának megállapítása segített megfejteni a figura eredetének rejtélyét. Egy szerencsés véletlen folytán már a kezdet kezdetén sikerült kizárni, hogy a willendorfi Vénusz a Bécsi-medencében lévő oolitlelőhelyek valamelyikéről származna: anyagában találtak egy jura kori, vagyis legalább 145 millió éves kagylóhéjdarabot, míg a Bécs környékén található ikrakőlelőhelyek legfeljebb 32 millió évesek.
A Bécsi Természettudomány Múzeum geológusai végül 1800 kilométeres körzetben 33 kőfejtőből szereztek be oolitmintát, Franciaországtól Ukrajnáig, Észak-Németországtól Szicíliáig.