Jarðfræði
Jökulsárgljúfur eru á miðju móbergssvæðinu norðanlands og í virkasta gosbeltinu á þessum slóðum. Allt umhverfi þeirra er ungt á jarðsögulega vísu, elstu yfirborðslögin líklega frá síðasta hlýskeiði jökultímans, grágrýtishraun, sem runnið hafa frá dyngjum í grenndinni, m.a. Grjóthálsi. Á síðasta jökulskeiði mynduðust stök móbergsfell við eldgos undir jökli, t.d. fjallið Eilífur (689 m), sem markar suðvesturhorn þjóðgarðsins.
Í ísaldarlokin hefur Öxarfjörður verið mun lengri og inn af honum dalur, sem Jökulsá rann eftir. Trúlega hefur enn verið jökull í ofanverðum dalnum þegar mikið eldgos varð í Þeistareykjabungu. Þaðan runnu hraun niður í Kelduhverfi og fylltu upp neðanverðan dalinn, en áin flæmdist austur fyrir þau.
Fáeinum árþúsundum síðar urðu eldgos í dalkvosinni þar sem nú eru Rauðhólar og Hljóðaklettar, og um svipað leyti einnig í Randarhólum. Frá báðum þessum eldstöðvum hafa runnið hraun í dalinn og þáverandi gljúfur og fyllt þau upp að nokkru leyti. Nú sjást aðeins leifar þessara hrauna sem þverhníptir bergstallar, "klettaeyjar" eða stapar, víða með fagurlega stuðluðu bergi og sérkennilegu veðrunarmynstri, "býkúpuveðrun" sem minnir á fleygrúnir.
Ógurleg flóð, svonefnd hamfarahlaup, hafa valdið þessu mikla rofi. Sjást merki þeirra hvarvetna meðfram ánni, allt til Vatnajökuls. Einhver þessara hlaupa hafa streymt beinustu leið norður yfir Ásheiði og grafið þau miklu gljúfur, sem við nú köllum Ásbyrgi. Nokkur minni flóð hafa komið í Jökulsá á sögulegum tíma og hafa þau valdið breytingum á flatlendinu fyrir neðan gljúfrin.
