Niagara Falls er av ny dato geologisk sett. Da storisen under den kvartære istid la seg over Nord-Amerika, rant elvene fra Canada sørover til Mexicogolfen. Foran isranden ble det etter hvert avleiret så mye morene- og elvegrus at selve «bresengen» kom til å ligge lavere enn grusslettene foran. Da isen trakk seg tilbake, dannet det seg derfor store issjøer foran brefronten – begynnelsen til Great Lakes. Innsjøene hadde først avløp mot sør over grusslettene, men under en videre tilbaketrekning av isranden ble det blottlagt lavere passpunkter, slik at sjøene fikk utløp mot øst til Hudson River og senere mot nordøst til Gulf of St. Lawrence. Etter hvert som de tunge ismassene smeltet bort, begynte jordskorpen å heve seg slik at det nordlige løp over Ottawa til St. Lawrence kom til å ligge for høyt og ble erstattet med et sørlig løp gjennom Lake Erie og over Niagara Falls. Her kaster elven seg ut over en brink i flattliggende lag av kalkstein, skifer og dolomittstein, som eroderes raskt bakover.