Ιδρύθηκε το 1872 με προεδρικό διάταγμα, το Εθνικό Πάρκο Yellowstone έγινε όχι μόνο το πρώτο Εθνικό Πάρκο στις Ηνωμένες Πολιτείες, αλλά και το πρώτο στον κόσμο. Καταλαμβάνοντας ένα κιβώτιο 63 επί 54 μιλίων (101 επί 87 χλμ.) της βορειοδυτικής γωνιάς της πολιτείας του Ουαϊόμινγκ, έκτοτε έχει κηρυχθεί από τα Ηνωμένα Έθνη τόσο ως Παγκόσμιο Απόθεμα Βιόσφαιρας όσο και ως Μνημείο Παγκόσμιας Κληρονομιάς. Είναι ένα από τα πιο ενεργά γεωθερμικά μέρη στη γη. Μια συστηματική γεωλογική έρευνα της περιοχής που ξεκίνησε τη δεκαετία του 1960 επιβεβαίωσε την παρουσία αρκετών ηφαιστείων Yellowstone που αποτελούν συλλογικά ένα τεράστιο «υπερηφαίστειο».
Υπάρχουν περισσότερα από 10,000 γεωθερμικά χαρακτηριστικά μέσα στο πάρκο — περισσότερα από τον υπόλοιπο πλανήτη μαζί. Μόνο οι θερμοπίδακες του Yellowstone, που αριθμούν περισσότερους από 300, αντιπροσωπεύουν το 60% των γνωστών εκροών υπερθερμασμένου νερού στον κόσμο. Το πιο διάσημο από αυτά είναι ο κωνικός θερμοπίδακας που ονομάζεται “Old Faithful” που ψεκάζει χιλιάδες γαλόνια (1,000 γαλόνια = 3,785 λίτρα) βραστό νερό και αέρια 130 πόδια (40 μέτρα) στον ουρανό κάθε 92 λεπτά από ένα χαμηλό χωμάτινο ανάχωμα στην κορυφή του ένα ακροφύσιο.
Οι θερμοπίδακες, οι βραστές θερμές πηγές, οι ατμίδες που εκπέμπουν αέριο και άλλα χαρακτηριστικά δημιουργούνται από ρωγμές στον φλοιό της γης γύρω από τις άκρες των ηφαιστείων Yellowstone. Λιωμένο βράχο από βαθιά κάτω από τη γη ωθεί το κέντρο του ηφαιστείου, διογκώνοντας τη γη σε έναν θόλο. Από αυτή την πίεση και τη διάταση του τρούλου του εδάφους, δημιουργούνται κατάγματα και ανοίγματα γύρω από τα περιθώρια. Παρά τη φαινομενική βία τους, τα χαρακτηριστικά του Yellowstone απελευθερώνουν ελάχιστα ποσά ενέργειας σε σχέση με αυτό που χτίζεται όλο και περισσότερο κάτω από το πάρκο.
Οι γεωλόγοι έχουν εντοπίσει δύο μεγάλα ηφαίστεια Yellowstone. Το ένα βρίσκεται κοντά στο Old Faithful και το άλλο βρίσκεται ακριβώς βόρεια της λίμνης Yellowstone. Οι μετρήσεις έρευνας στην τελευταία τοποθεσία δείχνουν ότι η γη ανέβηκε σχεδόν 3 πόδια (0.9 m) από το 1923 έως το 1985. Από το 2004 έως το 2008, οι επιστήμονες ανησυχούσαν από μια ανύψωση 8 ιντσών (20 cm), αλλά ο ρυθμός στη συνέχεια υποχώρησε.
Μερικοί επιστήμονες δεν ενδιαφέρονται τόσο πολύ για την κατάρρευση ενός κεντρικού θόλου και την καταστροφική έκρηξη ενός από τα ηφαίστεια Yellowstone. Ωστόσο, τα μικρότερα ηφαιστειακά συμβάντα εξακολουθούν να είναι καταστροφικά σε ανθρώπινη κλίμακα. Μελέτες έχουν εντοπίσει πάνω από 20 μεγάλους κρατήρες που έχουν παραχθεί τα τελευταία 14,000 χρόνια, ορισμένοι ως αποτέλεσμα όχι ηφαιστειακής αλλά μάλλον εκρηκτικής γεωθερμικής δραστηριότητας. Ορισμένες περιοχές του πάρκου αποκαλύπτουν γεωλογικά στοιχεία επαναλαμβανόμενων ροών λάβας, αν και η πιο πρόσφατη από αυτές ήταν πριν από 70,000 χρόνια.
Πριν από περίπου 2.1 εκατομμύρια χρόνια, ολόκληρη η περιοχή του Yellowstone εξερράγη ως πιθανώς η μεγαλύτερη έκρηξη ηφαιστείου στην ιστορία της γης. Το υπερηφαίστειο ήταν περίπου 2,400 φορές μεγαλύτερο από την έκρηξη του 1980 στο όρος St. Helens της πολιτείας της Ουάσιγκτον. Έκτοτε έχει ξανασυμβεί δύο φορές, σε διάστημα 600,000 έως 800,000 ετών. Η τελευταία εμφάνιση ήταν πριν από 640,000 χρόνια. Εάν η φύση τηρήσει αυτό το χρονοδιάγραμμα, η λεγόμενη καλντέρα του Yellowstone, ένας κατέρρευσε οβάλ κρατήρας με διαστάσεις 47 επί 28 μίλια (76 επί 45 χλμ.), πρόκειται για άλλη μια κατακλυσμική έκρηξη.