科罗拉多大峡谷是由科罗拉多河长期侵蚀作用形成的，这一过程涉及地质、气候和地形等多个因素的共同作用。
首先，科罗拉多河在过去的数百万年中持续地向下侵蚀。大约在5到6百万年前，随着科罗拉多高原的抬升，河流开始切割通过岩石层。由于高原抬升增加了河流的落差，增强了水流的速度和能量，使得河流能够更有效地冲刷和携带走岩石碎片。随着时间的推移，这种侵蚀作用逐渐加深了峡谷。
其次，季节性的洪水也对峡谷的形成起到了重要作用。这些洪水带来了巨大的水量和力量，可以移动更大的岩石块，并加速峡谷的扩展。此外，水不仅直接侵蚀岩石，还通过溶解某些类型的岩石（如石灰岩）来改变地貌。
再次，峡谷地区的岩石类型也影响了侵蚀的过程。不同硬度和抗侵蚀能力的岩石层交替出现，导致了峡谷垂直壁面和阶梯状结构的形成。较软的岩石被较快地侵蚀掉，而较硬的岩石则形成了突出的台地或悬崖。
最后，气候条件也促进了峡谷的形成。干燥的气候虽然减少了植被覆盖，但同时也意味着较少的土壤保护，从而增加了岩石暴露于风化和侵蚀的机会。