从内流流域盆地转向穿流流域盆地，科罗拉多河的下游，可能发生于500～600万年前中新世—上新世过渡期。科罗拉多河中新世、上新世和第四纪沉积，在其下游广布，河口沉积（晚中新世—上新世Boust组）可能还有三角洲相沉积（中新世—上新世），主要反映了向下深切作用，细粒沉积（更新世Chemehuevi组）形成于短暂的海侵。
Bouse组含丰富信息，在Yuma地区，Bouse组广布于地下，甚至在远离科罗拉多，科罗拉多河上游，本组多局限于河谷。Bouse组所含化石说明其河口淡化水环境，沿河谷向北含盐度降低，侵蚀的段整合覆盖，在内流水系盆地沉积之上。向上局部指状穿插于科罗拉多河砾石层之中，有证据说明，科罗拉多河下流沿其现今河道的成型，在早Bouse期（中新世最晚期），向南充填河口的三角洲沉积渐多，最终三角洲沉积到达加利福尼亚Sal-ton槽沟，形成厚层的Im perial组，由边界清楚的层位构成，其中发现白垩纪颗石藻，也见于科罗拉多高原Mancod页岩之中，这一地层标志古老的科罗拉多河上游被发展的向源侵蚀的科罗拉多河下游所袭夺。
在上部LaKe Mead区Sandy Point，一层380万年玄武岩流，伴随着变硬的科罗拉多河砾石层，高于河床100m。这一玄武岩是Grand Wash伸展玄武岩的一部分，并沿科罗拉多河谷流动几英里，达到接近现今的位置。
在西部大峡谷，玄武岩流在相当距离存在于河床水平，这些熔岩流，源于Uinkaret高原，是年龄仅20万年峡谷内的熔岩，说明在这层熔岩就位时，科罗拉多大峡谷西部已经达到现在的深度。
沿科罗拉多河下游，新生代沉积上部，表明河道当加利福尼亚湾打开时，即500万～600万年前成型。科罗拉多河向南伸展，或沿河而下，通过三角洲沉积在河口充填，也可通过向源侵蚀和造成内流水系受水区域的合并，到三角洲扩展到Salton槽沟地区，河源已袭夺了老的科罗拉多河的上游到380万年前，在上部Lake Mead地区，河床也达到现今坡度100万年前，在大峡谷西部河流也达到其现今的坡度。据此推断，大峡谷是在600万年前至年轻的Shivwlts火山熔岩100万年前之间（峡内玄武岩）被拓展成型，很可能，其下切如现今的情况是在500万年前的一点。可以比较肯定，快速下切的原因是自科罗拉多河下游成型，科罗拉多高原西部边缘经历的0.9km的上升，还有邻近的盆－岭地体。