Нижнепермские (здесь их называют «супайские», по имени индейского племени супаев) образования представляют собой наиболее мощный двухсотпятидесятиметровый слой песчаника и сланцев. В этих красных с серым отложениях также найдены ископаемые растения и наземные животные различных групп.
Отложения нижнего карбона мощностью около 150 м представлены известняком из красных раковин и кораллов.
Бледно-пурпурные девонские отложения с отпечатками чешуи древних рыб прослеживаются в тонком слое, занимающем чаще меньше Юм. Среди кембрийских образований выделяется 150 — 200-метровый пласт сланцев. В этих зеленовато-серых отложениях древних морских отмелей находят моллюсков, трилобитов и ракообразных.
Еще ниже строгое чередование слоев нарушается. Коричневый песчаник нижнего кембрия с древними моллюсками лишь в немногих местах выходит на поверхность.
Ниже 300–400 м начинается так называемое Гранитное ущелье, в котором, строго говоря, гранит не самая представительная порода, хотя мощные интрузии его и проявляются в некоторых местах. Докембрийские слои (протерозойские и архейские) представлены пурпурными кварцитами, красными сланцами со следами струйчатости, соленой жирной глиной, трещинами высыхания и сланцами с первыми следами жизни на Земле.
Само ложе р. Колорадо сложено из черных кристаллических сланцев и гнейсов с розовыми или белыми интрузиями гранитных пегматитов. Исключительный интерес Большого Каньона для науки был ясен с момента его открытия. Несомненно было и познавательно-просветительное значение этого уникального природного образования.
Предложение об организации национального парка в районе Большого Каньона было выдвинуто еще в 1887 г. сенатором Б. Гаррисоном, который, будучи избран в 1893 г. президентом США, и создал лесной резерват Большой Каньон. Через 15 лет президент Теодор Рузвельт объявил Большой Каньон национальным памятником природы, а в 1919 г. конгресс принял закон об организации национального парка Гранд-Каньон.
Парк занимает около 170 км среднего течения р. Колорадо и участок плато Кайбаб длиною 80 км с запада на восток и шириной 40 км с севера на юг. Площадь парка —270 тыс. га. С запада к национальному парку Гранд-Каньон примыкает одноименный национальный памятник, а с севера — национальный лес Кайбаб.
В национальном парке Гранд-Каньон выделяют пять различных природных участков, что определяется главным образом различиями их высот.
Зимой нередко бывает так, что наверху идет снег, а в глубине ущелья температура около + 10°. В летнее время на верхних уступах, где расположены все туристские центры, температура по ночам падает до +5-10° при дневной в 25 30°. На дне каньона в это время столбик термометра поднимается выше 40°.