Geološka preteklost jezerske doline je zelo pestra. Skoraj 400 milijonov let stare kamnine koralnega grebena Virnikovega Grintovca,  Pristovškega Storžiča in Stegovnika so najstarejše, sledijo jim nekaj deset milijonov mlajši skrilavci, drobe in breča. Vulkanska aktivnost je  vrhunec dosegla v triasu, bila pa je eksplozivnega značaja: sledi najdemo na območju  Štularjeve planine, kjer najdemo predvsem vulkanske kisle predornine kremenovega porfirja in kremenovega porfirita. Savinjske Alpe so nastale z nalaganjem usedlin v plitvem morju pred 200 milijoni let in se nato 60 milijonov let pred našim štetjem dvignile zaradi velikih pritiskov. Dokončno podobo so dolini oblikovali ledeniki, ki so zaradi otoplitve izginili pred več kot 10.000 leti (11.700). Zaradi nepropustnosti dna je dolino zalila voda in nastalo je veliko ledeniško jezero, ki je začelo odtekati po velikem potresu leta 1348. (VIR: Bavec et al. 2009. Geologija Slovenije = the Geology of Slovenia.  Ljubljana, Geološki zavod Slovenije: 612 str.)