Ze względu na unikatowość przyrodniczą i geologiczną Kongres Stanów Zjednoczonych za prezydentury Ulyssesa Granta utworzył Park Narodowy w dniu 1 marca 1872 roku. Jednym z gorących orędowników powstania parku był amerykański geolog Ferdinand Hayden, którego nazwiskiem została później nazwana jedna z większych dolin. Początkowo park był chroniony przez regularny oddział wojska stacjonujący w Mammoth Hot Springs w północnej części parku, a od 1917 roku, rok po utworzeniu instytucji parków narodowych, ochroną i administracją zajęła się National Park Service.
Geologia Park jest usytuowany na rozległym wulkanicznym płaskowyżu, pod którym na głębokości 7–17 kmPomiar metodami sejsmicznymi. znajduje się komora magmowa (dł. 72 km, szer. 30 km i głębokość 660 km). Stopione skały występują również 300 km pod ziemiąUstalono za pomocą diagnostyki magnetotellurycznej. . W przeszłości dochodziło do niszczycielskich eksplozji superwulkanu – przed ponad 2 mln lat, 1,3 mln lat i 640 tys. lat.
Flora i fauna Park wchodzi w skład większego ekosystemu uznawanego za ostatni duży i niemal nienaruszony ekosystem w klimacie umiarkowanym na półkuli północnej.