De Walchensee vult een tektonische vallei, onderdeel van het Bayerisches Synklinorium (Beierse Syncline) en van rotsen uit het Trias (de belangrijkste dolomiet-, Plattenkalke- en Kössener-lagen). De extreme diepte van het meer, 192,3 meter (631 ft), is het resultaat van deze tektonische formatie . De rotswanden van de noordwestelijke oever laten duidelijk de steile opstelling van de rotslagen zien. De vorming van het meer door de krachten van de bergbouw geeft aan dat Walchensee een van de oudste meren van Duitsland zou kunnen zijn. Tijdens de ijstijd heeft de Isar-Loisach-gletsjer herhaaldelijk zijn stempel gedrukt op de morfologie van het gebied en daarmee op de Walchensee.