大峡谷全长约330公里，宽度从6公里到数十公里不等，最深处可达1824米，将近2公里，谷地河面海拔不到1000米，而谷岸最高海拔可达3000多米。亿万年来，奔腾的科罗拉多河从KAIBAB高原中切割出这令人震撼的奇迹。无论在南岸还是北岸，居高远望，都可以清楚看到坦如桌面的高原上的一道大裂痕，那便是科罗拉多河刻在这片洪荒大地上的印迹。
它并不是世界上最深的峡谷，但以其规模巨大的丰富多彩而著称。它令世人注目也是它被列为世界自然遗产名录的最重要原因，还在于其地质学意义：保存完好并充分暴露的岩层，记录了北美大陆早期几乎全部地质历史。这里记录了550-250万年前古生代的岩石，在那之后的要么没有沉积，要么就已经风化了。
峡谷的形成比其岩石则晚得多(约5-6万上前)且复杂得多，主要是科河的侵蚀，降雨和冰雪融化等的流蚀作用也几乎同样重要。奇特的造型主要是由于流蚀对质地不同的岩石作用的快慢不同，峡谷丰富的色彩则是由所含的少量的各种矿物造成的，富含铁的岩石呈红或红褐色。
直至美国内战时期，大峡谷还鲜为人知。1869年，内战老兵，热爱科学和探险的JohnWesleyPowell进行第一次漂流。1880年起大峡谷地区开始发展畜牧业，到1890年，当时这里尚是高山草原，有10万头牛，25万头羊在这里放牧。但到1906年成立大峡谷自然保护区时，大多数牧场主被迫改行，因为过度放牧，使生态环境本来就脆弱的半干旱草原变成了灌丛和荒漠，畜牧业难以为继，旅游业渐占主导地位。至1901年，铁路修到南岸，更使之迅速发展。1919年成为国家公园(美国国家公园管理局于1916年成立)。
1935年建成的胡佛高坝形成的水库，称米德湖(MEAD)，在大峡谷西端。1963年建成的GLENCANYON大坝形成POWELL湖，成为大峡谷东边新的一处景点。这一东一西两大坝之间，囊括大峡谷最精彩的主体。鲍威尔(POWELL)湖是为纪念那位第一个漂流此河并建议开发水利的先驱而命名的。它的面积是米德湖的两倍多，有各种红色砂岩、石拱、峡谷和万面碧波，其风景远胜米德湖，已成为美国西南部的主要国家渡假区。
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