位于草原深处的达里湖已经走了漫长的岁月，在新近纪上新世晚期到第四纪更新世早期，由于西拉沐沦地质构造带的断裂、凹陷和火山喷发，形成了达里湖地区的基本轮廓。中更新世冰后期冰渍物的堆积、阻塞形成了堰塞湖。经过多次的地质变迁，经西拉沐沦河、多伦河外泄，最终形成独立的高原内陆湖水系，周边有贡格尔河、沙里河、亮子河、耗来河等四条河流及南侧沙地、周边台地、丘陵的地下水为湖泊的主要补水源。

据专家考证，达里湖在早更新世晚期至中更新世时，是延伸于好鲁库以南的极大型湖泊，达里湖南侧的曼陀山、北岸的砧子山仍然是湖中的岛屿。后湖泊几经伸缩，至全新世晚期，湖区退缩到至今范围。正如清代诗人王枢所赞“中涵岛屿水平铺，绝妙禽鱼飞跃图，自古英雄勤远略，至今留得大儿湖”。位于草原深处的达里湖，仿佛是上苍遗下的一块硕大的深蓝色的水晶，掩映在绿草茵茵的茫茫草原与沙地疏林的浩瀚漠海里。