W rzeźbie terenu występują elementy tworzących się cyklicznie ryftów, uskoków, fałdów, basenów endoreicznych oraz gór powstających na skutek nachodzących na siebie płyt tektonicznych.
Najstarsze ruchy górotwórcze miały miejsce w okresie wczesnego permu (330–285 mln lat temu), kiedy to skały osadowe z dna morza Środkowego Zachodu zostały nasunięte z południa w wyniku kolizji płyty południowoamerykańskiej z płytą północnoamerykańską. Park prawie w całości leży na płycie południowoamerykańskiej (oprócz wybrzeża Teksasu jest to jedyny fragment USA), natomiast granica styku płyt przebiega ukosem wzdłuż zachodnich granic parku.
Kolejne ruchy miały miejsce w późnej kredzie (lata 200–85 mln temu), kiedy tworzący się ryft pomiędzy Ameryką Północną a Południową (w wyniku którego powstała Zatoka Meksykańska), obniżył teren parku. Na przełomie późnej kredy i wczesnego trzeciorzędu została ukształtowana wschodnia część parku, oraz wyniesione sąsiednie góry Sierra del Carmen, a także Santiago Mountains.