Há cerca de nove mil anos, a área onde se situa o Parque desfrutava de um clima mais ameno. Foi um dos redutos em que algumas espécies da megafauna perduraram até há seis mil anos. A vegetação abundante assegurava a alimentação para a fauna, majoritariamente herbívora e de grande porte. Durante milênios, espécies da megafauna existiram na região e coabitaram com os grupos humanos que também a povoavam. As espécies mais comuns da megafauna eram a preguiça gigante, o tigre-dentes-de-sabre, o mastodonte, o tatu gigante, as lhamas e os cavalos. Junto dessa fauna gigante existiam também espécies de médio e de pequeno porte.
Em torno de seis mil anos atrás, as chuvas diminuíram e instalou-se o clima atual na região. A vegetação diminuiu, as fontes de alimentação escassearam e a megafauna desapareceu totalmente. No entanto, essas transformações não afetaram a sobrevivência dos grupos humanos.