Hele regionen, der strækker sig over Arizona og Colorado, var tidligere en stor ørken med sandklitter i juraperioden. Med tiden begyndte klitterne at danne lag bestående af sand, silt og grus og hærde. Disse aflejringer blev til sidst til Navajo-sandsten, som er en sedimentær bjergart, der danner væggene i de kløfter, vi ser i dag. Den rige farve og de forskellige nuancer af rød og orange, som man ser på væggene, skyldes, at jernet i klipperne er blevet oxideret med tiden. Den næste fase i dannelsen af Antelope Canyon begyndte med hævningen af Colorado-plateauet, hvilket førte til oversvømmelser, erosion og i sidste ende dannelsen af slot canyon.