El Mar de Sundance era un mar interior o epeírico que cubría gran parte del oeste de Norteamérica en el periodo Jurásico. Era un brazo de lo que hoy es el océano Ártico y se extendía por lo que hoy es el oeste de Canadá hasta el centro del oeste de Estados Unidos. El mar retrocedió cuando las tierras altas del oeste comenzaron a elevarse.
El Mar de Sundance no se produjo en un único momento; las pruebas sugieren que fue una serie de cinco transgresiones marinas sucesivas. El mar avanzó y retrocedió a partir del Jurásico Medio. Los sedimentos terrestres de la Formación Morrison, erosionados en las tierras altas del oeste, se depositaron encima de la Formación Sundance, calcárea, cuando el mar se retiró por última vez, a finales del Jurásico.
Las rocas sedimentarias que se formaron en el Mar de Sundance y sus alrededores suelen ser ricas en fósiles.
El Mar de Sundance era rico en muchos tipos de animales. La ostra Gryphaea era muy común y se han encontrado dientes de tiburón. Peces, belemnites y, en cierta medida, ammonites pululaban en bancos. Los crinoideos y los bivalvos salpicaban el fondo marino. El Ophthalmosaurus, un gran ictiosaurio, nadaba por los mares utilizando sus grandes y largas mandíbulas para capturar "calamares" belemnites. El Pantosaurus, un plesiosaurio del tamaño de una foca, iba tras los peces más fáciles de capturar. El mayor reptil marino del Mar de Sundance era el Megalneusaurus, un gran pliosaurio similar al Liopleurodon. Sus fósiles se han encontrado en Alaska y Wyoming, que estaban cubiertos por el Mar de Sundance cuando estaba vivo.
Durante los periodos de recesión, los dinosaurios y otros animales del Jurásico caminaban por las costas, dejando huellas fósiles.