De Sundance Sea was een inlandse of epeïsche zee die een groot deel van het westen van Noord-Amerika bedekte in het Jura. Het was een arm van wat nu de Arctische Oceaan is, en strekte zich uit door wat nu West-Canada is tot in het centrale westen van de Verenigde Staten. De zee trok zich terug toen de hooglanden in het westen begonnen te rijzen.
De Sundance Sea ontstond niet in één keer; er zijn aanwijzingen dat het een reeks van vijf opeenvolgende mariene transgressies was. De zee schoof op en trok zich terug vanaf het Midden Jura. De terrestrische sedimenten van de Morrison Formatie - geërodeerd uit de stijgende hooglanden in het westen - werden bovenop de kalkrijke Sundance Formatie afgezet toen de zee zich voor het laatst terugtrok, laat in het Jura.
De sedimentaire gesteenten die in en rond de Sundance Zee zijn gevormd, zijn vaak rijk aan fossielen.
De Sundance Zee was rijk aan vele soorten dieren. De oester Gryphaea kwam veel voor en er zijn haaientanden gevonden. Vissen, belemnieten en tot op zekere hoogte ammonieten zwermden in scholen. Crinoïden en bivalvia bezaaiden de zeebodem. Ophthalmosaurus, een grote ichthyosaurus, zwom in de zeeën en gebruikte zijn grote, lange kaken om belemnitische "inktvissen" te vangen. Pantosaurus, een plesiosaurus zo groot als een zeehond, ging achter de makkelijker te vangen vis aan. Het grootste zeereptiel in de Sundance Sea was Megalneusaurus, een grote pliosaurus vergelijkbaar met Liopleurodon. Zijn fossielen zijn gevonden in Alaska en Wyoming, die beide onder de Sundance Zee vielen toen hij nog leefde.
Tijdens de perioden van recessie liepen dinosaurussen en andere Juradieren over de kusten, en lieten fossiele voetafdrukken achter.