Pierwsza faza regionalnego plutonizmu rozpoczęła się w późnym triasie, ok. 210 milionów lat temu i trwała do okresu jurajskiego (zakończyła się ok. 150 milionów lat temu). W tym samym okresie ruchy górotwórcze uformowały łańcuch górski o wysokości do ok. 4600 m n.p.m. Druga faza zjawisk plutonicznych miała miejsce od 120 milionów do 80 milionów lat temu.
Po wypiętrzeniu gór Sierra Nevada (od ok. 10 milionów lat temu) rozpoczęła się działalność erozyjna rzek, która poskutkowała powstaniem licznych dolin V-kształtnych. Teren został ponownie poddany modyfikacjom w okresie od 2-3 milionów do ok. 10 000 lat temu, kiedy to pojawiały się tu wielokrotnie lodowce górskie. Wystąpiły tu co najmniej cztery zlodowacenia o lokalnych nazwach Sherwin, Tahoe, Tenaya oraz Tioga, przy czym pierwsze z nich było największe i pokryło znaczny obszar dzisiejszego parku. W wyniku działalności lodowców w miejscu tym ukształtowały się liczne doliny U-kształtne.