שינויים דרמטיים פתאומיים במזג האוויר עלולים להתרחש במהלך הקיץ, בדרך כלל בשל סופות רעמים בשעות אחר הצהריים שיכולות לגרום לשינויים בתנאי הרוח ולירידה של מעל ל-10 מעלות צלזיוס בטמפרטורה.
קו פרשת המים של אמריקה.
האקלים בפארק מושפע גם מקו פרשת המים של אמריקה, העובר דרך הפארק מצפון-מערב עד דרום-מזרח דרך מרכז הפארק לאורך הפסגות הגבוהות. קו פרשת המים של אמריקה יוצר שני דפוסי אקלים מובחנים – האחד אופייני לצד המזרחי בסמוך לאסטס פארק והשני הקשור לאזור אגם גרנד בצד המערבי של הפארק. בצד המערבי של הפארק יש יותר שלג, פחות רוח, וימים קרים בהירים במהלך חודשי החורף.
מחקר שינוי האקלים.
הפארק הלאומי הרי הרוקי נבחר להשתתף במחקר שינוי האקלים, יחד עם שני אזורים של שירות הפארקים הלאומיים של ארצות הברית באזור הרי הרוקי ושלושה באזור הרי האפלצ'ים. המחקר החל ב-2011, ונוהל על ידי חברים בקהילה האקדמית המדעית בשיתוף פעולה עם שירות הפארקים הלאומיים ונאס"א. המטרה המוצהרת הייתה: "לפתח וליישם כלים תמכי החלטות המשתמשים בנאס"א ומידע ומודלים אחרים על מנת להעריך את הפגיעות של המערכות האקולוגיות והמינים לשינויים באקלים ובשימוש בקרקעות ולהעריך אופציות ניהול".
נכון ל-2010 הראו הרישומים של מאה השנים הקודמות שיש גידול בטמפרטורה השנתית הממוצעת של 1.7°C. הטמפרטורה הנמוכה הממוצעת גדלה יותר מהטמפרטורה הגבוהה הממוצעת במהלך תקופה זו. כתוצאה מהגידול בטמפרטורה השלג נמס בהרים מוקדם יותר בשנה ועקב כך הקיצים יבשים יותר וככל הנראה עונות השריפה מגיעות מוקדם וארוכות יותר. מאז שנות ה-90 של המאה ה-20 גדל קצב הריבוי של חיפושית האורן ההררית ("Dendroctonus ponderosae") ושיעור התמותה של החיפושיות בחורף פחת. עקב כך האוכלוסייה הגדולה של החיפושיות הובילה לקצב מוגבר של תמותת העצים בפארק.
מחקר שינויי האקלים צופה עלייה נוספת בטמפרטורות, עם התחממות גדולה יותר בקיץ וטמפרטורות קיצוניות גבוהות יותר עד שנת 2050. בשל הטמפרטורה המוגברת, יש עלייה מתונה צפויה בשיעור התאדות המים. התחזית לשנת 2050 צופה הפתחה בכמות השלג בין 15% ל-30% מהכמות הנוכחית, היעלמות ברד ששורד על פני הקרקע וסיכוי גבוה יותר לאירועי גשמים עזים. אירועי בצורת אפשריים בשל הטמפרטורות הגבוהות, קצב התאדות גבוה יותר, ושינויים פוטנציאלים במשקעים.
גאולוגיה.
סלע מותמר נוצר בליבה של יבשת אמריקה הצפונית בעידן העל של הפרקמבריון. בעידן הפלאוזואיקון, שקע חלקה המערבי של אמריקה הצפונית מתחת לים רדוד, כשקרקעית הים הייתה בנויה ממשקעים של ארגיליט, סוג של סלע משקע שנוצר מבוץ שהתקשה, בעובי כמה קילומטרים. סוג הגרניט המכונה "גרניט פסגת פייק" (Pikes Peak granite) נוצר בשלהי הפרקמבריון והמשיך להיווצר בעידן הפלאוזואיקון כאשר כמויות מסיביות של סלע מותך זרמו, התגבשו ויצרו את היבשות בין לפני מיליארד ל-300 מיליון שנים. במקביל בתקופה מלפני 500 עד לפני 300 מיליון שנים החל האזור לשקוע כאשר משקעי אבן גיר ובוץ שקעו במקום שהתפנה. סחיפה של גרניט יצרה גרגירי חול שיצרו שכבת של משקעים באגן השוקע.
לפני כ-300 מיליון שנים, הקרקע התרוממה תוך יצירת הרי הרוקי הקדמוניים. תצורת פאונטיין (Fountain Formation) הורבדה במהלך תור הקרבון הפנסילבני של עידן הפלאוזואיקון, לפני 290–296 מיליון שנים. במהלך 150 מיליון השנים אחר-כך, ההרים התרוממו, נסחפו, והתכסו במשקע של עצמם. רוח, כבידה, מי גשמים, שלג וקרחונים שחקו את הרי הגרניט במהלך לוח הזמנים הגאולוגי. הרי הרוקי הקדמוניים נקברו בסופו של דבר מתחת לשכבה הבאה.
תצורת פצלי פייר (Pierre Shale) הורבדה במהלך תורי הפלאוגן והקרטיקון לפני כ-70 מיליון שנים. האזור היה מכוסה בים עמוק, הים הפנימי המערבי של הקרטיקון, שבו הורבדו כמויות גדולות של פצלים על קרקעית הים. הן השכבות העבות של הפצלים והן המאובנים של בעלי החיים הימיים שנקברו בהן, כולל אמוניטים ושלדים של דגים וזוחלים ימיים כגון מוזאזאוריים, פלזיוזאוריים ומינים שנכחדו של צבי ים, יחד עם דינוזאורים נדירים ושרידי עופות נוצרו בתקופה זו. האזור הידוע כיום כקולורדו הפך בסופו של דבר מאזור בקרקעית האוקיינוס לאדמה יבשה שוב, ובתקופה זו נוצרה שכבת סלע אחרת שבו יש מאובנים הידועה כתצורת דנוור (Denver Formation).
לפני כ-68 מיליון שנים החל רכס פרונט להתרומם שוב בשל האורוגנזה הלרמידית במערב. התרוממות של גושים בתור הקנוזואיקון יצרה את הרי הרוקי של ימינו. ההרכב הגאולוגי של הפארק הלאומי הרי הרוקי גם הושפע מהעיוות והסחיפה במהלך תקופה זו. ההתרוממות שיבשה את דפוסי הניקוז הקודמות ויצרה את דפוס הניקוז הנוכחי של קו פרשת המים של אמריקה.
פעילות קרחונים.
בתוצאות של הפעילות הגאולוגית של הקרחונים ניתן לחזות מפסגות ההרים ועד קרקעית העמקים. הקרח הוא פָּסָל רב עוצמה של סביבה טבעית זו, ומסה גדולה של קרח נע היא כלי עוצמתי. ניתן לגלות סימנים המרמזים על קרחונים עצומים בכל רחבי הפארק. נחלים וקרחונים במהלך תור הרביעון חצבו את דרכם דרך הסלעים ויצרו הרי שולחן ומישורי סחף, ועיצבו את הרי הרוקי הנוכחיים. הקרחונים הסירו כ-1,500 מטרים של סלעי משקע מהמשקעים שנוצרו על קרקעית הים הפנימי. סחיפה זו חשפה את סלעי התשתית של הרי הרוקי הקדמוניים. ניתן למצוא עדות להתרוממות וסחיפה בדרך אל הפארק הלאומי הרי הרוקי במצלעות של המדרונות של רכס פרונט. סלעי משקע רבים מהפלאוזואיקון והמזוזואיקון קיימים באגני המשקע המקיפים את הפארק.
אף שתקופות הקרחונים הם בגדול מאחורינו יש בפארק כמה קרחונים קטנים. הקרחונים כוללים את קרחון אנדרוז, קרחון ספרג (Sprague Glacier), קרחון טיילור (aylor Glacier), קרחון טיינדול (Tyndall Glacier), קרחון רואו (Rowe Glacier), קרחון מילס (Mills Glacier) וקרחון מומאו (Moomaw Glacier).
אקולוגיה.
מדינת קולורדו היא בין המדינות שבהן יש את הסביבות המגוונות ביותר של צמחייה ובעלי חיים, חלקית עקב הבדלי הטמפרטורות הדרמטיים שמקורם בטופוגרפיה וברמות הגבהים. באקלימים יבשים צונחת הטמפרטורה ב-9.8 מעלות צלזיוס כל עלייה ב-1,000 מטרים. האקלים במרבית קולורדו הוא צחיח למחצה, כשההרים מקבלים את מרבית המשקעים במדינה.
קו פרשת המים של אמריקה עובר מצפון לדרום במרכז הפארק תוך יצירת חלוקה אקלימית. קרחונים קדומים גילפו את הטופוגרפיה למגוון אזורים אקולוגיים. הצד המזרחי של קו פרשת המים נוטה להיות שחון יותר ובו פסגות שפוסלו כתוצאה מפעילות רבה של קרחונים וקרקסים קרחוניים. הצד המערבי גשום יותר ובו יערות עמוקים ועבותים יותר.
יש ארבע מערכות אקולוגיות, או אזורים, בפארק הלאומי הרי הרוקי: הררית, תת-אלפינית, טונדרה אלפינית ואזור הגדות. אזור הגדות קיים בכל אחד משלושת האזורים האחרים. כל מערכת אקולוגית נפרדת מורכבת מאורגניזמים הפועלים באינטראקציה ביניהם ועם הסביבה הסובבת אותם. אורגניזמים חיים (ביוטיים), יחד עם החומר האורגני המת שהם מייצרים, והסביבה האביוטית (הדוממת) המשפיעה על אורגניזמים חיים אלו (מים, מזג אוויר, סלעים והנוף), כולם חברים במערכת אקולוגית.
ב-1976 הכריז ארגון אונסק"ו על הפארק הלאומי הרי הרוקי כאחד מהשמורות הביוספריות העולמיות הראשונות במטרה להגן על המשאבים הטבעיים שלו. המערכות האקולוגיות מנוהלות לשם שימור הטבע, חינוך סביבתי ועבור נופשים. תחומי המחקר והניטור כוללים אקולוגיה של פרסתנים וניהול של שתילה וטיפול בקרקע בגובה רב, שינויים גלובליים, השפעות של גשם חומצי וניהול של אקולוגיה מימית.
האזור ההררי.
המערכת האקולוגית ההררית קיימת במקומות הנמוכים ביותר בפארק, בין גובה 1,700 מטרים ל-2,900 מטרים, אזור שבו המדרונות ועמקי האחו הנרחבים מקיימים את המגוון הנרחב ביותר של צמחים ובעלי חיים, כולל יערות הרריים, כרי עשב הרריים ושטחי שיחים הרריים. באזור יש נהרות מתפתלים, ובמהלך הקיץ, גדלים פרחי בר בכרי העשב הפתוחים. חורשות עצי אורן הזפת, עשבים, שיחים וצמחי תבלין גדלים על המדרונות הדרומיים הצחיחים יותר. המדרונות הצפוניים של האזור ההררי סובלים פחות מההשפעה המייבשת של השמש, ולכן הקרקעות שלהם מכילות יותר מים זמינים. עקב כך העצים גדלים קרוב יותר האחד לשני והתחרות על אור השמש גורמת ליצירת נוף צר וגבוה. בין סוגי העצים אשוח דאגלס, אורן מפותל ואורן הזפת, ולעיתים אשוחית אנגלמן. צפצפה רעדנית משגשגת בקרקעות הרריות עשירות במים, כמו גם אשוחית כחולה ("Picea pungens"). עצים קטנים אחרים אוהבי מים כדוגמת ערבות, אלנוס לבן ומין השדר "Betula occidentalis" (באנגלית Water birch) עשויים להימצא לאורך פלגים או חופי אגמים. קרקע ספוגה במים בעמקים ההרריים השטוחים אינה מאפשרת צמיחה של יערות של עצים ירוקי-עד. האזורים הבאים הם חלק מהמערכת האקולוגית ההררית: מוריין פארק (Moraine Park), הורסשו פארק (Horseshoe Park), עמק קאוניץ' ואפר ביוור מדוז (Upper Beaver Meadows).
בין היונקים החיים במערכת האקולוגית ההררית כלולים: ארנבת השלג, זאב ערבות, פומה צפון-אמריקאית, בונה קנדי, אייל פרדי שחור-זנב, אייל קורא, כבש גדול-קרניים, דוב שחור אמריקני ואייל קנדי של הרי הרוקי ("Cervus canadensis nelsoni"), תת-מין של אייל קנדי. במהלך הסתיו נקהלים מבקרים לעיתים קרובות על מנת לחזות בעונת הרבייה של האייל הקנדי.
האזור התת-אלפיני.