Die Entstehung dieser Landschaft ist über einen längeren Zeitraum wegen der Längsstreckung der Tollensesee-Depression von etwa 15 km bei einer Breite von 2 km als Gletscherzungenbecken erklärt worden. Die seit 1995 in mehreren Etappen durchgeführten geologischen Untersuchungen haben zu neuen Erkenntnissen über die geologische Entstehung und Entwicklung dieser Landschaft geführt.

Das neue Entstehungsmodell erklärt das Gebiet des Tollensesees als Tunneltal. Unter dem Eis hat in Richtung Süden abfließendes Schmelzwasser in einer gewaltigen Schmelzwasserrinne zu einer Ausspülung des Untergrundes und damit zur Tollensesee-Hohlform geführt.

Die Hellberge am südlichen Ende des Sees stellen das ehemalige Abflussgebiet dar, in dem es bei nachlassender Transportkraft des Schmelzwassers zur Ablagerung von Sanden und Kiessanden kam. Somit handelt es sich bei den lang gestreckten Hellbergen um einen Wallberg oder Oszug.

Prägend für das spätere Aussehen der Landschaft war der langsame, etappenweise Rückgang des Eises. Unter dem Eispanzer befand sich die Grundmoräne. Sie hat eine flach wellige bis kuppige Oberfläche. Im Gebiet des Tollensesees haben die eiszeitlichen (pleistozänen) Ablagerungen eine Mächtigkeit von über 50 Metern.

Die Moränenwälle haben im Süden des Tollensebeckens eine Anordnung wie bei einem Amphitheater. Sie umranden den ganzen südlichen Teil des Beckens in u-förmigen Bögen, deren Seitenflanken lang gestreckt den Tollensesee am Ost- und Westufer begleiten. Von den Grundmoränenplatten beiderseits des Tollensesees kommen die Zuflüsse, die sich in Tälern eingeschnitten haben und so die bewegten Landschaftsformen mit bedingen.