La mayor parte de las rocas sedimentarias que se pueden observar en el Gran Cañón van desde los 2.000 millones de años de antigüedad de los esquistos situados en el fondo del Inner Gorge hasta los 230 millones de años de las viejas piedras calizas de lucass.
La mayoría de los estratos fueron depositados en los mares cálidos poco profundos en la zona cercana a la costa y en los pantanos costeros que formaba el mar en los repetidos avances y retiradas de la costa. La mayor excepción es la piedra arenisca de Coconino que fue depositada del mismo modo que las dunas en el desierto.
La gran profundidad del Gran Cañón y especialmente la altura de sus estratos (muchos de los cuales se formaron debajo del nivel del mar) se puede atribuir a los 1.500-3.000 m de elevación de la meseta del Colorado, elevación que comenzó a producirse hace cerca de 65 millones de años; esta elevación se produjo en diferentes etapas más que en un proceso continuo. El proceso de elevación incrementó el gradiente de la corriente del río Colorado y sus tributarios, aumentando así su velocidad y su capacidad para atravesar la roca.
