大峡谷地区火山岩，除沿Grand Wash崖壁分布的6500万年的岩株外，其时代多为1900万年至今；大多为碱性橄榄玄武岩。
本区火山岩特征远比想象的复杂，据不完全观察，在过去150万年时间里，共有150次火山熔岩流形成（图4-14），对大峡谷演化过程影响很大。
图4-14 大峡谷火山熔岩
一些火山熔岩流喷出于Uinkaret高原之上，再如瀑布跌水般从峡谷北部边缘下泻到Toroweap河谷和Whitmore Wash；另一些则喷发于峡谷内，散布到Esplanade高原，形成壮观的熔岩瀑布，沿内部套谷边缘倾泻入900m之下的科罗拉多河中。但有时这些熔岩堆集于套谷的边缘，甚而置于高悬于套谷陡峭岸崖之上，此外，火山颈，岩墙、岩床等火山杂岩层序伴生于Uinkaret高原最早期火山事件，出露在大峡谷之中。
壮观的火山熔岩瀑布从Esplanade之上涌出进入套谷，顶盖形成巨大熔岩坝。有些高达600m的熔岩古老层序的残余体之上，有一条熔岩流长达135km，这一熔岩坝堰塞了科罗拉多河在其上游形成暂时性湖泊，有些堰塞湖上达犹他盆地，稍微超过了Powell湖的范围。当堰塞湖溃坝时，就又在熔岩坝上形成了一个新套谷，使得玄武熔岩残体在峡谷岸崖上形成悬挂体，以后火山喷发又形成新坝，最终多被泛滥的科罗拉多河水所冲毁破坏，在过去近100万年，在大峡谷有13次主要熔岩坝的形成，与其上游堰塞湖湖相沉积一起记录了大峡谷的最近演化历史。
熔岩流相对年龄是依靠叠置和交叉重叠关系来判断的，后期喷发的总是叠置穿插前期的熔岩，不同其次的熔岩可因岩石学特征而辨识，如辉绿岩就可与黑色致密、隐晶质的玄武相区别。此外，岩石内部结构也是鉴别特征。在某些熔岩基部有厚的大柱状节理，直径达2～5m；有时有不同的几何形态，因砾石成分和厚度变化出现于特有层序之中，地层层序也可用于对比，熔岩顶面的高程和坡度也能提供对熔岩层地貌对比的基础。
火山熔岩坝是简单峡谷内的熔岩流，具有形成堤坝的足够厚度，它可以阻断科罗拉多河。熔岩坝厚度大，至少部分地段厚度大，由于狭窄的峡谷岸壁的限制，这些熔岩坝呈不对称状，其上游边缘陡，向下游缓倾，坝长32～137km，高45～600m，其差别取决于熔岩流速、流量和黏度。共分四种火山熔岩坝。
1.简单的熔岩流坝
一次熔岩流形成的熔岩坝最简单，厚45～180m，坝堤很长，最长达137km。典型的柱状节理，下部有柱状特征，上部有裂纹构造，但无风化侵蚀面，其喷发快，喷发量中等，熔浆喷发于峡谷之内或者在峡谷边缘而跌流到峡谷中，熔岩量0.03～0.5立方英里，这与Uinkaret高原上火山喷发平均单次喷发量一致。对比于夏威夷冰岛和墨西哥，喷发形成这类堤坝需要在几个星期。
2.块状火山熔岩流坝
非常厚而呈块状的玄武岩流在峡谷中形成清晰可辨的熔岩坝，240m厚，是大峡谷中形成最早的熔岩堤坝，仅见少许残存，但其上表面的高程指明这些堤坝长度小于32km，其表面特征说明喷发快于科罗拉多河水上漫淹没的速度，熔岩量为0.5～12立方英里，比简单熔岩坝多。
3.复合火山熔岩坝
由多次喷流的熔岩组成，3.9m厚，沉积速度快，堤坝高90～279m，形态似于简单熔岩坝，具陡倾的上游边缘和长而缓倾的斜坡，熔岩量0.06～0.23立方英里。
4.复杂火山熔岩坝
由一系列多次喷发的熔岩组成，15～60m厚，每一次熔岩流都十分相似于简单熔岩流坝，上表面附近的柱状节理和裂纹构造还常具风化剥蚀特征，局部被深切的沟槽切入熔岩流，沟槽中充填以新的熔岩、火山岩和沉积物，透镜状的河砂和砾石，有时为火山灰，它们分开不同期次的火山熔岩玄武岩流，上部边缘呈陡角向上游倾斜，并快速过渡到砾块，集块岩和火山灰盖。
熔岩流的侵蚀表面与层间河流砾石层，清楚地表明在熔岩坝后的堰塞湖在火山喷溢时被水漫流并侵蚀了大多熔岩流。
复杂熔岩坝高度大，在现今科罗拉多河河面之上180～420m，在残存体保留下来的陡倾的斜坡范围内，堤坝长约20km。但其后的喷溢作用未发生前，下游的侵蚀急流和瀑布向上游迁移。