1855年、起業家のジェームズ・メイソン・ハッチングズ、画家のトマス・エアーズほか2人が旅行者として初めてこの地を訪れた。ハッチングズはこの時や後の旅行について記事や本を書き、また、エアーズのスケッチはヨセミテの景観を初めて正確に伝えるものとなった。写真家チャールズ・リンダー・ウィードは1859年に初めてヨセミテの写真を撮った。後には写真家のアンセル・アダムスも登場した。ワウォナ (Wawona) は、現在の公園の南西部にあったインディアンの宿営地であった。入植者ガレン・クラークは、1857年、ワウォナでセコイアデンドロン（ジャイアントセコイア）の森マリポサ・グローブを発見した。簡易な宿泊設備や、そこに至る道路が設けられた。1879年、マリポサ・グローブを訪れる旅行者のために、ワウォナ・ホテルが建てられた。旅行者が増えるに従って、トレイルやホテルの数も増えた。ワウォナ・ツリー、別名トンネル・ツリーは、マリポサ・グローブにあった有名なジャイアントセコイアの木で、高さ69メートル、外周27メートルあった。1881年、樹木下部にトンネルが切り開かれ、旅行者には人気の写真撮影スポットとなった。19世紀には荷馬、20世紀には自動車が、この木の下の道路を通っていたが、1969年、降り積もった雪で倒壊した。樹齢は2300年と推定されている。
ヨセミテ渓谷は、国立公園全体の1%にすぎないが、ほとんどの観光客が訪れ、滞在する場所である。エル・キャピタンは、花崗岩の絶壁であり、様々なクライミング・ルートがあること、1年を通じて登れることから、世界中でも人気の高いロッククライミングのスポットである。花崗岩ドームのセンチネルドーム、ハーフドームはそれぞれ渓谷の底から約1160メートル、1470メートルの高さがある。ヨセミテには、トゥオルミ・メドウズ、ダナ・メドウズ、クラーク・レンジ、カセドラル・レンジ、クナ・クレストといった美しいエリアが数多くある。シエラネバダの尾根とパシフィック・クレスト・トレイルがヨセミテを縦走し、ダナ山、ギブズ山のような赤色変成岩の峰、コネス山のような花崗岩の峰がある。ライエル山は公園の中での最高峰である。古代のセコイアデンドロン（ジャイアントセコイア）の林が、マリポサ・グローブ（200本）、トゥオルミ・グローブ（25本）、マーセド・グローブ（20本）の3か所ある。セコイアデンドロンは、他のどんな木よりも巨大に成長する植物で、体積でも寿命でも際立っている。最後の氷河期が始まる前には、今よりずっと広範囲に生えていた。
ヨセミテの地形のほとんどは、シエラネバダ・バソリス（バソリスとは、地中深くで従来の岩石に貫入した火成岩の大きな塊をいう）の花崗岩からできている。その他5%（主に公園の東端、ダナ山近く）は、変成作用を受けた火山岩と堆積岩でできている。これらの岩石は「ルーフ・ペンダント」と呼ばれるが、それは花崗岩の上に乗った屋根のような状態を示すからである。隆起によって形成された岩石の節理（割れ目）に浸食作用が働くことによって、現在の渓谷、ドームなどの地形が生み出された。節理が生じる間隔は、花崗岩及び花崗閃緑岩に含まれる二酸化ケイ素（シリカ）の量による。二酸化ケイ素の含有量が多いほど、岩石の強度は増し、節理の間隔は広くなる。ワシントン・コラムやロスト・アローのような岩柱は、節理が交差して生まれる。こうした岩石の節理に対する浸食作用の中でも、この数百万年の間で最も大きかったのが、アルプス型の氷河によるものであった。それまで河川によってV字型に削られていた谷は、氷河によってU字型の渓谷になった（ヨセミテ渓谷やヘッチ・ヘッチー渓谷がそれに当たる）。また、節理どうしの間隔が広い花崗岩に、剥離作用（深成岩の結晶が表面で膨張する傾向によって生じる）が加わることによって、現在のハーフドームやノースドームといったドーム地形、ロイヤル・アーチのようなアーチ地形が生まれた。
ヨセミテ国立公園は、カリフォルニア州シエラネバダ山脈の中央部にある。サンフランシスコからは車で約3時間半、ロサンゼルスからは約6時間、サンバーナーディーノからは約7時間である。周りには原生地域が広がり、南東にアンセル・アダムス自然保護区域、北東にフーバー自然保護区域、北にエミグラント自然保護区域がある。公園の面積は3,080km²で、およそロードアイランド州の面積に匹敵する。何千もの湖沼、2600kmの渓流、1,300kmのハイキング・トレイル、560kmの道路がある。自然・景勝河川として連邦政府に指定されたマーセド川とトゥオルミ川は、ヨセミテの域内を流れた後、シエラネバダ山脈の麓を西へ通ってカリフォルニアセントラルヴァレーへ流れ込む。年間の来場者は430万人を超え、ほとんどの人がヨセミテ渓谷の約18km²のエリアに集まる。
完成当初の発電所出力は最大3万5500キロワットであったが、1938年（昭和13年）11月に使用水量を141.91立方メートル毎秒（5100立方尺毎秒）から165.83立方メートルへと増加する許可を得て、出力を4万500キロワットへと引き上げた。完成から2年半後の1939年（昭和14年）4月1日、電力国家管理の担い手として国策電力会社日本発送電が設立された。同社設立に関係して、大同電力は「電力管理に伴う社債処理に関する法律」第4条・第5条の適用による日本発送電への社債元利支払い義務継承ならびに社債担保電力設備（工場財団所属電力設備）の強制買収を前年12月に政府より通知される。買収対象には笠置発電所など水力発電所計14か所が含まれており、これらは日本発送電設立の同日に同社へと継承された。太平洋戦争後、1951年（昭和26年）5月1日実施の電気事業再編成では、笠置発電所はほかの木曽川の発電所とともに供給区域外ながら関西電力へと継承された。日本発送電設備の帰属先を発生電力の主消費地によって決定するという「潮流主義」の原則に基づき、木曽川筋の発電所が関西電力所管となったことによる。笠置発電所は建設当初、有効落差29.48メートルで運転されていたが、関西電力時代の1957年（昭和32年）11月22日付で30.38メートルに変更の上、発電所出力が1200キロワット増の4万1700キロワットに変更された。以後発電所出力に変化はない。