Die Entstehung des Canyons war ein Jahrmillionen währender Prozess. In den Felsen aus Navajo-Sandstein bildeten sich kleine Risse. In diesen feinen Rissen enstand Feuchtigkeit, weiteten sich aus und vereinten sich später zu zusammenhängenden Spalten. Kraftvolle Wassermassen aus dem Antelope Creeks, feine Staubpartikel und Wind schliffen die Felsen wie Sandpapier glatt. Somit entstand der heutige Antelope Canyon mit geformten, tiefen Einschnitten im rotbraunen Sandstein. Durch Flash Floods (Springfluten) spülen ständig große Mengen Sand in bzw. aus dem Canyon. Somit verändert sich der Canyon immer wieder und sein Grund schwankt immer bis zu 1,5 Meter.