五大湖的湖盆主要由冰川刨蝕而成，第四紀(jì)冰期時，五大湖地區(qū)接近拉布拉多和基瓦丁大陸冰川中心，侵蝕力極強，原有低洼谷地的軟弱巖層逐漸受到冰川的刨蝕，擴大而成今日的湖盆。當(dāng)大陸冰川后退時，冰水聚積于冰蝕洼地中，便形成五大湖的水面。

地質(zhì)結(jié)構(gòu)來看：五大湖是始于約100萬年前的冰川活動的最終產(chǎn)物?，F(xiàn)在的五大湖位于當(dāng)年被冰川活動反復(fù)擴大的河谷中。地面大量的冰也曾將河谷壓低?，F(xiàn)在的五大湖是該地區(qū)陸續(xù)形成許多湖泊的最后階段。在地質(zhì)歷史上，五大湖地區(qū)曾屬于河流的上游。

第四紀(jì)時，北美大陸北部廣大地區(qū)受到大陸冰川的侵襲。五大湖地區(qū)接近拉布拉多和基瓦丁兩個大陸冰川的中心，幾次大冰期時都被冰川所覆蓋，冰蓋厚達2400米，具有強烈的刨蝕作用，使原有低洼谷地松散的沉積層和較軟的巖層被冰川帶走，將谷地拓寬和加深。五大湖以南即為冰川的南緣，冰川所攜帶的泥沙和大小石塊在這里不斷堆積，形成終磧丘，這樣就形成了目前五大湖巨大的湖盆。