Ce superbe canyon de 30 km de long, 450 à 1200 m de large et 250 à 350 m de profondeur est, après le geyser « Old Faithful », la deuxième attraction principale du parc. Les tons vifs de ses parois (jaune, orange, rouge et brun) témoignent de l'action hydrothermale sur sa roche, appelée rhyolite, et sur ses oxydes minéraux. D'après les scientifiques, à la fin de la dernière période glaciaire, des barrières de glace se sont formées à l'embouchure du Yellowstone Lake et ont déversé en se brisant d'immenses quantités d'eau sur le tracé actuel de la Yellowstone River, modelant ainsi les reliefs du canyon.