Forskare från Aberdeen University sade att deras fynd ökade möjligheten för större fynd någon annanstans.
Upptäckten är ovanlig eftersom guld normalt finns i "veins" djupt i jordskorpan, som produceras av vatten som flödar vid hög temperatur.
Guld har tidigare hittats i röd sandsten i England men inte i den konsistens som upptäcktes i Millport.
Isle of Great Cumbrae i Firth of Clyde ligger utanför norra Ayrshires kust.
Professor John Parnell, från Aberdeen University's School of Geosciences, sade att fyndet inom klipporna från Millport var förvånande.
"Genom att genomföra denna forskning var jag inledningsvis intresserad av att analysera små strukturer som finns inom gemensamma röda sandsten stenar som vi tog från stranden vid Millport, som för blotta ögat visas som små svarta fläckar", sade han.
"Genom att analysera strukturerna med hjälp av ett högeffektivt mikroskop upptäckte vi att de innehåller koncentrationer av guld, vilket är ovanligt eftersom guld normalt tenderar att koncentreras av varmt vatten som stiger upp genom sprickor i jorden.
"I detta fall har guldet formats och koncentrerats i en helt annan miljö, vilket ger möjlighet till liknande strukturer som förekommer i röd sandsten på annat håll men i mycket större skala."
Prof Parnell tillade: "Även om det verkligen inte finns några utsikter till en modern guldrush i Millport, hjälper denna analys oss att förstå ovanliga omständigheter där guld kan bildas, vilket i framtiden även kan leda till upptäckter som är kommersiellt gångbara."
Aberdeens universitetsstudie har publicerats i tidskriften Journal of the Geological Society.
Små guldkorn har hittats i sandstensstenar från en strand vid Millport på Isle of Great Cumbrae.