Eine Exkursion vom Titus Canyon durch das Death Valley führt zu einigen der vielen geologischen Sehenswürdigkeiten im Nationalpark. Die ältesten Gesteine finden sich bei Badwater, dem tiefsten Punkt im Tal oder im Mosaik-Canyon einer Schlucht mit deformiertem und geschliffenem Marmor aus dem Präkambrium, aufgeschlossen.Diese spät-präkambrische Noonday Formation wurde im Mosaik-Canyon durch wiederholte Wasserfluten ausgekolkt.Bei den ältesten Gesteinen im Gebiet handelt es sich um Metamorphite und Granite des mittleren und späten Proterozoikums, die diskordant (mit einer regionalen Schichtlücke) von vorwiegend marinen Sedimenten überlagert werden (Pahrump-Gruppe). In den obersten Schichten der Pahrump-Gruppe finden sich Indizien für Gletscher-Ablagerungen, die möglicherweise einer spät-präkambrischen Eiszeit zugeordnet werden können. Inmitten des Death Valley, im Titus Canyon, sind paläozoische Gesteine aus tropischen Seeablagerungen aufgeschlossen. Im Erdmittelalter, dem Mesozoikum kam es zu starken Erdbeben und weiträumigen Überschwemmungen, die zu Heraushebungen (Orogenese) und Erosion führten. Die geologische Situation wurde im Tertiär noch chaotischer. Es entstanden die Becken und Bergrücken, die man von Dante’s View beobachtet. Im Quartär wurde das Death Valley Becken mit Sedimenten, die aus den umgebenden Gebirgen stammen, aufgefüllt.

Der Eingang zum Titus-Canyon erscheint als tiefer Einschnitt in die Grapevine Mountains. Graue Felsen bilden die Wände am Westausgang des Canyons. Es sind 570 bis 505 Mio. Jahre alte kambrische Kalke.Diese alten paläozoischen Gesteine wurden in einer Zeit gebildet als das Death Valley von tropischen Meeren überflutet war.Bis zum Ende des Präkambriums, hatte die Oberfläche des kontinentalen Westen Nordamerikas durch Erosion eine flach wellige Oberfläche. Der Anstieg und Abfall der kambrischen Meere verschob die Küste regelmäßig nach Osten, das Meer überschwemmte den Kontinent, beim Zurückweichen nach Westen wurden die Kalksteinschichten freigelegt. Einige der Kalkstein - Wände des Titus Canyon weisen zwar dicke Matten aus Algen (Stromatolithen)auf die aber in den warmen, seichten Death Valley Seen in der Eiszeit gediehen. Die meisten der grauen kambrischen Kalksteine zeigen wenig Struktur. In der Basis des Grand Canyon sowie in der Lake Mead Recreation Area findet man die gleichen Kalksteine als mächtige Gesteinsschichten.

Titus Canyon

Die grauen Felswände die das Westende des Canyons bilden sind kambrische Kalke. Diese alten paläozoischen Gesteine entstanden als das Death Valley von einem tropischen Meer bedeckt wurde. Der ständige Wechsel des Meeresspiegels im kambrischen Meer veränderte zusehends die Küstenlinie.

Furnace Creek: Die Oase

Einige der größeren Quellen des Death Valley leiten ihr Wasser aus regional weit entfernten Aquifere her, die sich sowohl südlich Nevada und Utah wie auch östlich erstrecken. Das Wasser dieser Aquifere stammt teilweise aus der Eiszeit in der sie durch hohe Niederschläge aufgefüllt wurden.

Golden Canyon

Betrachtet man die Canyonwände genau, dann bemerkt man, dass die Schichten aus feinkörnigem Sand und schluffigem Gesteinsschutt bestehen. Das Material wurde vor sechs Millionen Jahre als alluvialer Fächer abgelagert. Das lockere Material wurde anschließend überlagert und zu solidem Fels verfestigt, der anstehenden Furnace-Creek-Formation.

Artists Drive

Die Oberfläche der Black Mountains entlang des Artist Drives wird durch die vielfarbigen Gesteine der Artist Drive Formation gebildet. Schürzen aus pink, grün, purpur, braun, and schwarzem Gesteinsschmutz überziehen die Gebirgsfront, sie stellen auf spektakuläre Weise eine der intensivsten vulkanischen Periode des Death Valleys dar.

Die Miozäne Artist Drive Formation besteht aus verbackenen Schottern, Ablagerungen durch Erosion und viel vulkanischem Schutt, sie ist über 1000 m mächtig. Chemische Verwitterung sowie hydrothermale Veränderung sind verantwortlich für die Farbenvielfalt der anstehenden Furnace-Creek-Formation im Artist Drive. Das Backsteinrot und -pink der Gesteine wird durch oxidierten Hämatit erzeugt. Ebenso werden die goldgelben und fahlgelben Schichten durch unterschiedlich hohe Anteile von Eisenverbindungen hervorgerufen. Der grüne Tuff besteht aus verwitterten vulkanischen Asche-Ablagerungen. 

Badwater

1.7 Billionen Jahre alte metamorphe Gesteine aus Quarz- Feldspat- Gneis treten am Gebirgsfuß über Badwater zutage. Es sind die ältesten Gesteins-Relikte aus dem Präkambrium die im Death Valley auftauchen. Die Steilwand der hier anstehenden Black Mountains besteht aus den Überresten einer präkambrischen Vulkankette die von Schlamm und Sandablagerungen abgeschlossen wird. Die alten, durch Druck, metamorphisierten Gesteine werden von jüngeren Gesteinsschichten überlagert.

Zabriskie Point

Am Zabriskie Point, haben sich Badlands auf einer Tonstein Schicht der Furnace-Creek- Formation entwickelt. Feinkörniges Sedimenten (Schluff und Ton) wurden in einem prähistorischen Death Valley See abgelagert und danach von noch mehr Sedimenten bedeckt, schließlich komprimiert und schwach verbunden, um weiches Gestein, den Tonstein zu bilden.
Unter dem Mikroskop kann man sehen, dass die Tonminerale im Tonstein die Form kleiner Plättchen besitzen. Diese Plättchen sind wie Ziegel übereinander gelagert und verhindern so, dass Wasser in die Oberfläche eindringen kann. Die Kombination der nahezu wasserundurchlässigen Oberfläche des Tonsteins mit geringen Niederschlägen im Death Valley machen Pflanzenwachstum und Bodenbildung fast unmöglich. 

Dantes View

Dante's View bietet spektakuläre Ausblicke in die aufregende Formenwelt der Basin and Range Province. Von diesem Aussichtspunkt hat  man einen Blick auf den (11049 ft./3368 m) hohen Telescope Peak ebenso wie nach Badwater, den tiefsten Punkt (-282 ft./ -86 m) in der westlichen Hemisphäre. Diese Höhendifferenz von 11,331 feet (3455 m) ist gleichbedeudend mit dem größten Relief der USA. Diese auffällige Topographie ist Ausdruck der aktiven Tektonik im Death Valley.

Split Cindercone

Vor weniger als 300tausend Jahren füllte sich eine Kammer unter dem Death Valley mit basaltischer Magma, diese drang durch Schwächezonen in der Kruste an die Oberfläche. Und speiste die Oberfläche der Death Valley Fault Zone überall mit schwarzer Lava.

Shoreline Butte

Während der pleistozänen Eiszeit, war das Klima niederschlagsreich und phasenweise deutlich kälter, es gab Gletscher in der Sierra Nevada. Flüsse ergossen sich in die Talungen und bildeten Seen, die durch Bergketten begrenzt wurden. Küstenlinien zeugen von der Ausdehnung der pleistozänen Seen, vom Lake Manly, wurde das heutige Death Valley vor 186 – 128tausend Jahren mehrfach geflutet.