Le Canyon Sainte-Anne est le résultat d'un processus d'érosion qui s'est échelonné sur des millions d'années, avec une rivière (la Sainte-Anne-du-Nord) qui continue toujours son travail de sculpture.
Tout débute il y a 1,2 milliard d'années avec la formation du roc des parois et du fond du canyon. Ces masses constituent ce qui est appelé « le Bouclier canadien ». Par la suite, une deuxième masse apparaît, soit la roche sédimentaire, formée par compression de sédiments sous-marins il y a 450 millions d'années. Dans son édition de la « Carte géotouristique, géologie du sud du Québec, du Bas-Saint-Laurent et de la Gaspésie » publiée en 1991, le ministère de L'Énergie et des Ressources du Québec identifie la chute Sainte-Anne comme étant un lieu privilégié d'observation du contact de ces deux formations géologiques majeures.
La rivière Sainte-Anne-du-Nord fut beaucoup utilisée pour le flottage du bois au début du XX ° siècle. Durant l'été 1965, Jean-Marie McNicoll, campant dans la région, se fit expliquer comment se rendre aux chutes de la rivière Sainte-Anne par quelqu'un ayant anciennement travaillé à la drave sur ce cours d'eau. Il fallait passer par les bois car aucun chemin ne se rendait au site. Il entraîne ensuite son frère Laurent aux chutes en lui racontant qu'il a découvert un lieu extraordinaire.
Deux ans plus tard, les McNicoll louent les abords immédiats de la rivière et se portent acquéreurs des terrains boisés s'étendant de la route 138 aux portions de rives louées. Doucement, par temps perdu, les travaux de défrichement commencent. Tout est prêt pour accueillir les premiers visiteurs le 14 juillet 1973.
Lentement, le site a été transformé en petit parc d'attraction, mais garde toutefois son aspect « nature ». Remarque importante : si l'eau qui dévale la chute est jaunâtre et paraît sale, c'est parce qu'elle est fortement ferrugineuse.
