Geologische geschiedenis
Hoewel zijn ontzagwekkende grootsheid en schoonheid de belangrijkste attracties van de Grand Canyon zijn, ligt het meest vitale en waardevolle aspect ervan misschien wel in de tijdschaal van de aardgeschiedenis die wordt onthuld in de blootgelegde rotsen van de wanden van de canyon. Geen andere plaats op aarde is vergelijkbaar met de Grand Canyon voor zijn uitgebreide en diepgaande verslag van geologische gebeurtenissen. Het archief van de canyon is echter verre van ononderbroken en volledig. Er zijn immense hiaten in de tijd; vele miljoenen jaren zijn niet te verklaren door hiaten in de strata die het gevolg zijn van ofwel het verwijderen van grote hoeveelheden materiaal door erosie of omdat er weinig of geen materiaal werd afgezet. Zo worden rotsformaties van aanzienlijk verschillende ouderdom gescheiden door slechts een dun, duidelijk oppervlak dat de enorme ongelijkvormigheid in de tijd verraadt.
Kort samengevat ziet de geologische geschiedenis van de canyonlagen er als volgt uit. De gekristalliseerde, gedraaide en vervormde ongestratificeerde rotsen van de binnenste kloof op de bodem van de canyon zijn Archeens graniet en schist van meer dan 2,5 miljard jaar oud. Bovenop deze zeer oude gesteenten ligt een laag Proterozoïsche kalkstenen, zandstenen en schalies die meer dan 540 miljoen jaar oud zijn. Daarbovenop liggen Paleozoïsche gesteentelagen die bestaan uit nog meer kalkstenen, zoetwaterschalies en gecementeerde zandstenen die een groot deel van de wanden van de canyon vormen en een afzettingsperiode vertegenwoordigen die meer dan 300 miljoen jaar beslaat. Boven deze gesteenten in de gewone geologische gegevens zou een dikke opeenvolging van Mesozoïsche gesteenten (ongeveer 250 tot 65 miljoen jaar oud) moeten liggen, maar gesteenten die dateren uit het Mesozoïsche Tijdperk in de Grand Canyon zijn volledig weg geërodeerd. Mesozoïsche gesteenten worden niettemin gevonden in het nabijgelegen zuiden van Utah, waar zij steile butte-restanten en vermiljoen, witte en roze klifterrassen vormen. Van relatief recente oorsprong zijn de bovenliggende lagen zwarte lava en vulkanische kegels die voorkomen een paar mijl ten zuidoosten van de canyon en in de westelijke Grand Canyon zelf, waarvan sommige naar schatting actief zijn geweest in de afgelopen 1.000 jaar. (Zie ook Grand Canyon Series.)
Het insnijden van de kilometers diepe Grand Canyon door de Colorado rivier is een gebeurtenis uit een relatief recente geologische geschiedenis die niet meer dan zes miljoen jaar geleden begon, toen de rivier zijn huidige loop begon te volgen. De hoge snelheid en het grote volume van de Colorado rivier en de grote hoeveelheden modder, zand en grind die zij snel stroomafwaarts meevoert, zijn verantwoordelijk voor het ongelooflijke versnijdende vermogen van de rivier. Voordat de Glen Canyon Dam werd gebouwd, werd de hoeveelheid sedimenten die door de Colorado rivier werd meegevoerd, gemeten op gemiddeld 500.000 ton per dag. De gunstige omstandigheden voor een krachtige erosie werden veroorzaakt door de opheffing van het gebied, waardoor de weg van de rivier steiler werd en een diepe verschansing mogelijk werd. De diepte van de Grand Canyon is het resultaat van de insnijdende werking van de rivier, maar zijn grote breedte wordt verklaard door regen, wind, temperatuur en chemische erosie, geholpen door de snelle afslijting van zachte rotsen, die alle de canyon gestaag breder hebben gemaakt. In maart 2008 is een experiment uitgevoerd, waarbij ongeveer 40% van het oorspronkelijke debiet van de rivier gedurende 60 uur werd vrijgelaten door Glen Canyon Dam om de erosie en afzetting van sedimenten langs de rivier te meten. Onderzoekers die het experiment volgden, merkten na het vrijlaten op talrijke plaatsen langs de rivier extra zandafzetting op.
Het belangrijkste aspect van het milieu dat verantwoordelijk is voor de canyon wordt vaak over het hoofd gezien of niet herkend. Zonder het semi-aride klimaat in het omringende gebied zou er geen Grand Canyon zijn. Hellingafspoeling door regenval zou de wanden van de canyon hebben weggespoeld, de trapsgewijze topografie zou al lang geleden zijn uitgegraven, de kenmerkende sculpturen en de veelkleurige rotsstructuren zouden niet kunnen bestaan, de Painted Desert ten zuidoosten van de canyon langs de Little Colorado River zou verdwenen zijn, en de pittoreske Monument Valley in het noordoosten bij de staatsgrens met Utah zou slechts een paar afgeronde heuveltjes hebben.