Die aufgeschlossene Geologie des Bryce Canyon zeigt eine Serie von Ablagerungen, die in diesen Teil Nordamerikas den letzten Abschnitt der Kreidezeit und die erste Hälfte des Känozoikums abdecken. Der einstige Sedimentationsraum des jetzigen Bryce-Canyon-Nationalparks reicht vom warmen Flachmeer, in dem der Dakota-Sandstein und der Tropische Schieferton (Tropic Shale) abgelagert wurden, bis zu kalten Flüssen und Seen der nun farbenprächtigen Claron-Formation, die das amphitheaterige Halbrund des Parks beherrscht.

Es bildeten sich noch weitere Schichten, die jedoch zum größten Teil wieder abgetragen worden sind, da noch zwei Perioden der Hebung folgten, eine etwa vor 70 Mio. Jahren, ursächlich für die Entstehung der Rocky Mountains, und die andere vor 10 bis 15 Mio. Jahren, die das Colorado-Plateau hervorbrachte. Die Hebung erzeugte vertikale Brüche, die viel später verstärkt erodiert wurden und freistehende Zinnen, Badlands und Monolithen bildeten. Diese speziellen Formationen des Parks gehören zu The Grand Staircase (Große Treppe).

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