Arche rocheuse dans la vallée du feu par Gerry van Roosmalen

La vallée de feu est constituée de formations de grès aztèque rouge vif situées au milieu de montagnes de calcaire gris et beige. Le grès date du Jurassique et est un vestige du sable laissé par le vent après que les mers intérieures se sont retirées et que la terre s'est soulevée. Il y a 11 000 ans déjà, les premiers hommes se sont installés dans le sud du Nevada. Les preuves d'habitation les plus frappantes sont les pétroglyphes gravés dans la roche par la culture Basketmaker il y a environ 2 500 ans, suivie plus tard par la culture Pueblo. Vers 1865, les Paiutes vivaient dans la région lorsque les Mormons se sont installés dans la ville voisine de St Thomas, à l'extrémité sud de la vallée de Moapa. L'agriculture, l'élevage et l'exploitation minière se sont développés dans la région le long d'une étroite étendue d'eau.

En 1912, une route grossière a été construite dans cette zone dans le cadre de l'Arrowhead Trail, qui reliait Salt Lake City à Los Angeles. Cette route permettait de traverser ce que l'on a appelé plus tard la vallée du feu. Dans les années 1920, la vallée a reçu son nom, inventé par un employé de l'AAA (American Automobile Association) qui traversait le parc au coucher du soleil. Cette personne aurait dit que toute la vallée avait l'air d'être en feu, d'où le nom. Au cours de la même période, la valeur archéologique et le potentiel récréatif de la région ont également été reconnus. Environ 3 400 hectares du territoire fédéral d'origine de la vallée du feu ont alors été transférés à l'État du Nevada.

Le dimanche de Pâques 1934, la Vallée de feu a été officiellement ouverte en tant que premier parc d'État du Nevada. Toutefois, son statut juridique n'a été accordé par la législature du Nevada qu'en 1935. Depuis lors, le parc s'est agrandi pour atteindre sa taille actuelle de plus de 16 000 hectares, avec des roches multicolores présentant une grande diversité de formes et de textures.