De Badlands zijn ontstaan door water- en winderosie van lagen sediment. De Badlands zijn een droog gebied met weinig frequente, maar erg heftige neerslag, weinig begroeiing en zachte rots. Daardoor zijn de hellingen steil, met losse, droge aarde, gladde klei en diep zand.
Gedurende het late eoceen en tijdens het oligoceen 37 tot 28 miljoen jaar geleden was het gebied van de Badlands vruchtbaarder, vochtiger en warmer dan nu. Veel dieren, vooral zoogdieren, die de vlakten bevolkten kwamen om bij overstromingen en raakten snel begraven onder riviersediment.
Toen 5 miljoen jaar geleden de erosie begon, kwamen ook fossielen van zoogdieren weer aan de oppervlakte.
Kennis over paleontologische vondsten bestond al bij de Lakota-indianen. Ze hadden grote, versteende botten, versteende schelpen en schildpadschilden gevonden. Ze gingen er vanuit dat hun land ooit onder water gestaan had en dat de dieren waartoe de botten behoorden, niet meer leefden.
Pelsjagers namen wel eens botten mee van hun jacht. Zo kwam er een bot terecht bij een arts in St Louis genaamd Dr. Hiram. A. Prout. Hij publiceerde hierover in 1846 een artikel in het American Journal of Science, waarna fossielen zoeken in de Badlands erg populair werd.