瀑布的形成在于不寻常的
地质构造。在尼亚加拉峡谷中,岩石层是接近水平的,每英里仅下降19-22英尺。岩石的顶层由坚硬的
大理石构成,下面则是易被
水力侵蚀的松软的地质层。水流能够从瀑布顶部的悬崖边缘笔直地飞泻而下,正是由松软地层上的那层坚硬的大理石地质层所起的作用。
更新世时期,巨大的
大陆冰川后撤,大理石层暴露出来,被从
伊利湖流来的洪流淹没,形成了如今的尼亚加拉大瀑布。通过推算
冰川后撤的速度,瀑布至少在7000年前就形成了,最早则有可能是在2.5万年前形成的。当时瀑布应该位于安大略湖的南岸,高度应在100米以上,声势之大,应远非今天所见瀑布之能比拟。