Büyük Kanyon, doğanın harika bir eseridir ve oluşumu, karmaşık jeolojik süreçlerin bir sonucu olarak ortaya çıkmıştır. Bu devasa yapının meydana gelmesi, yalnızca bir nehrin erozyon gücüne bağlı değildir; aynı zamanda yüzyıllar süren tektonik hareketler, volkanik faaliyetler ve iklim koşullarının da rolü büyüktür. Zamanla, bu etmenlerin etkileşimi, göz alıcı ve derin bir kanyon yapısının oluşmasına yol açmıştır.

Büyük Kanyon'un oluşumu, milyonlarca yıl boyunca Colorado Nehri'nin kayaları aşındırması sonucu gerçekleşmiştir. Ancak, kanyonun oluşum süreci tek bir nehir sisteminin doğrusal ve sürekli aşındırmasından ziyade, farklı jeolojik dönemlerde bağımsız olarak kazınmış antik kanyon segmentlerinin Colorado Nehri'nin havza birleşimi (entegrasyonu) sonucunda birbirine bağlanmasıyla meydana gelmiştir. Modern kanyonun nihai morfolojik bütünlüğü yaklaşık 5 ila 6 milyon yıl önce tamamlanmış olsa da, kanyonu oluşturan temel vadi birimlerinin bazıları 70 milyon yıl öncesine dayanan çok daha eski bir erozyon geçmişine sahiptir. Büyük Kanyon'un oluşumunda etkili olan diğer süreçler arasında volkanizma, tektonik hareketler ve karstlaşma yer alır.