Чарынский каньон считается одним из самых древних геологических памятников мира, потому что его возраст насчитывает почти 12 миллионов лет. 3

По одной из версий, каньон начал формироваться ещё раньше — около 25 миллионов лет назад, когда область была покрыта Илийским озером. 2 После его высыхания образовалась река, которая со временем создала сегодняшний ландшафт каньона. 2

На обнажённых горных пластах каньона можно увидеть речные и озёрные отложения неогенового периода, вулканиты пермского и каменноугольного периодов, а также граниты, образовавшиеся во время ордовика. 5 В обрывах ежегодно находят останки давно вымерших животных — мастодонтов, слонов, носорогов, гиен и однопалых лошадей Стенона. 5