Der Nationalpark liegt am südlichen Ende der gleichnamigen Guadalupe Mountains. Sie sind die Überreste eines 650 km langen Riffs, das aus den Zeiten stammt, als dieses Gebiet noch von Meerwasser bedeckt war. Die Kalkschichten wurden von Ablagerungen überdeckt und zusammengepresst. Durch Hebungen und Faltungen wurden Teile des ehemaligen Riffs emporgehoben. Erosion legte die Kalkschichten wieder frei und bestimmte das heutige Bild der Guadalupe Mountains.