Οι Καταρράκτες του Νιάgara χρέος την ύπαρξή τους στην παγετώνα του Wisconsin (~10.000 χρόνια πριν). Ο τεράστιος πάγος χάραξε τα λεκάνια των Μεγάλων Λιμνών και το кориδόρο του ποταμού Νιάgara. Καθώς ο παγετώνας ανεχώρησε, τα υδάτα της τήξεως καθόρισαν την απορροή από τους ανώτερους Μεγάλους Λίμνες (Σουπεριόρ, Μιχιγάν, Χιούρον, Ιέρι) μέσω της Λίμνης Οντάριο στον ποταμό Σέντ Λό렌ς και τον Ατλαντικό.
Η τοποθεσία των καταρρακτών ελέγχεται από ένα ανθεκτικό στρώμα καλύμματος—τον Δολομίτη του Lockport (εποχή Σιλουρικής). Αυτός ο σκληρός, πλούσιος σε μαγνήσιο ασβεστόλιθος καλύπτει πιο μαλακό σχιστώδες του Rochester. Ο ποταμός διόδει γρήγορα το σχιστώδες, υποκοπτοντας τον δολομίτη, ο οποίος τότε καταρράσσει σε μπλοκ. Αυτή η διαδικασία διατηρεί την κατακόρυφη όψη των καταρρακτών ενώ προκαλεί αναχώρηση προς τα πάνω (~1 πόδι/έτος ιστορικά, πλέον επιβραδυνθείσα λόγω απόκλισης νερού).
Κοντά στις καταρράκτες, ο ποταμός Νιάgara κάνει στροφή 90 μοιρών λόγω της διαφοροποιημένης ανθεκτικότητας στην διάβρωση της δολομιτικής σχήματος Lockport. Αυτό το γεωλογικό «γόνυ» δημιουργεί τα δραματικά σημεία πτώσης: Καταρράκτες Horseshoe (καναδική πλευρά), Αμερικανικές Καταρράκτες και Καταρράκτες Bridal Veil.
Οι καταρράκτες έχουν ανεχωρήσει ~11 χλμ (7 μίλια) από τον παγετωνικό φάραγγα του Νιάgara στην Queenston/Lewiston στην τρέχουσα θέση. Η υδροηλεκτρική απόκλιση (μείωση ροής 50-75%) έχει επιβραδύνει σημαντικά τη διάβρωση, διατηρώντας αυτό το Μνημείο Παγκόσμιας Κληρονομιάς UNESCO για τις μελλοντικές γενιές.
