Le stratificazioni che si trovano nel parco sono state identificate come risalenti all'epoca del [[Miocene]] del periodo del [[Neogene]], intorno a 15,5 millionimilioni di anni fa.<ref name=gsa>{{Cita web |url=http://gsa.confex.com/gsa/2003AM/finalprogram/abstract_59603.htm |titolo=Biostratigraphy of Columbia Basalt Group Petrified Forests |anno=2003 |cognome=Orsen |nome=Mark J. |cognome2=Reidel |nome2=Stephen P. |editore=Geological Society of America |accesso=2 dicembre 2006 |urlarchivio=https://web.archive.org/web/20040918203431/http://gsa.confex.com/gsa/2003AM/finalprogram/abstract_59603.htm |dataarchivio=18 settembre 2004 |urlmorto=sì }}</ref> Durante il Miocene, la regione era rigogliosa e umida, sede di molte specie vegetali ormai estinte. Un certo numero di questi alberi fu sepolto nella cenere vulcanica e la materia organica nei tronchi venne gradualmente sostituita dai minerali nelle falde acquifere; il legno pietrificato risultante è stato protetto per millenni da flussi di [[basalto]]. Verso la fine dell'ultima [[era glaciale]], le catastrofiche [[inondazioni di Missoula]] (circa 15.000 a.C.) erosero il basalto, esponendo parte del legno pietrificato.
