五大湖是始于约100万年前的冰川活动的最终产物。现在的五大湖位于当年被冰川活动反复扩大的河谷中。地面大量的冰也曾将河谷压低。现在的五大湖是更新世后期该地区陆续形成许多湖泊的最后阶段。
北美五大湖的湖盆主要由冰川刨蚀而成。第四纪冰期时 ,五大湖地区接近拉布拉多和基瓦丁大陆冰川中心,冰盖厚2,400米,侵蚀力极强,原有低洼谷地的软弱岩层逐渐受到冰川的刨蚀,扩大而成今日的湖盆。当大陆冰川后退时,冰水聚积于冰蚀洼地中,便形成五大湖的水面。