Při zvýšeném průtoku vody v dobách meziledových spojených s táním ledovců začaly řeky prastaré vrstvy prořezávat, vznikala hluboká říční údolí s měkkými sedimentárními svahy, a tak byla otevřena cesta mocné erozi. Prudké lijáky rozmávaly říční břehy a svahy, v nichž postupně vznikaly různé zemní pyramidy, sloupy a jehly. Z odhalených vrstev na některých místech dokonce vystupují fosilní zbytky už dávno vyhynulých zvířat.

Území parku Badlands je z hlediska regionální fyzické geografie součástí Missourské plošiny, která patří k Jižním rovinám.

Nejstaršími horninami, které zde vystupují na povrch, jsou sedimenty křídového souvrství Pierre Shale. O mořském původu svědčí nejen jejich charakter, ale i hojné zkameněliny. Tektonická činnost v místech dnešních Black Hills a Rocky Mountains na konci křídy kromě jiného způsobila, že došlo k rozsáhlému ústupu moře a ukončení usazování. Vznik elevačních pásem na západě i jihozápadě a pokles přilehlých oblastí vedl k rychlé erozi a postupnému zarovnávání povrchu.

Občasné bouře způsobily dravé proudy s přínosem a sedimentací hrubšího materiálu. Tak se ve vrstevním sledu střídají sedimenty písčitých valů, jílovitých niv a zarůstajících močálů. Dnes tvoří tyto sedimenty paleontologicky nejbohatší polohy svého druhu v Severní Americe. Orientaci v nich usnadňuje cyklicita vývoje i paleontologický obsah.

Národní park Badlands se táhne podél Bílé řeky (White River) v délce 160 km a jen asi 6 % jejího území spadá do působnosti služby národního parku. Je to velmi zvláštní typ krajiny. Jde o části prérie soustavně modelované vodní a větrnou erozí do roztodivných tvarů. Některé hory a kopce vypadají jako kužele nasypané z písku a díky sedimentárnímu původu hornin jsou většinou jakoby vodorovně pruhované. Před 80 mil. let vyplňovalo toto území moře, které sahalo daleko na sever a hluboko na jih až někam k dnešnímu Mexickému zálivu. Později se jeho vyzdvižené dno částečně stalo základem západních plání.

Odkryté vrstvy země vypovídají o zdejší geologické minulosti, pradávných dějích i o životě v této krajině. Bělavé jezerní a říční usazeniny jsou pravým rájem paleontologů, kteří zde už řadu generací nacházejí velké množství zkamenělin prehistorických živočichů.

V Badlands objevil americký profesor O. Ch. Marsh v 70. letech 18. stol. většinu nalezišť, jež později posloužila k rekonstrukci celého vývoje koňovitých. Bohatý fosilní materiál, který Marsh nasbíral, pocházel z bezprostředně následujících vrstev, a tak umožnil sledovat vývoj krok za krokem: myšlenka postupného ubývání pralesů, šíření stepí a souvislost mezi změnami životního prostředí a vývoje koně se potvrdila.