Üçüncü jeolojik zaman sonu ve dördüncü zaman başına doğru aşındırılarak bir yontuk düz (penoplan) haline getirilen Van Denizi çevresi, deniz seviyesine yakın bir yükseltide bulunuyor ve yer yer dışa akışı olan tatlı su gölleri tarafından işgal ediliyordu. Fakat dördüncü zamanın ilk devresi (Pleistosen) esnasında meydana gelen epirojenik hareketler sonucuna bölge bütünüyle yükselirken Van Denizi'nin bulunduğu saha çökerek (gerçekte daha az yükselerek) bugünkü Muş ovasıyla birlikte dogu-batı uza- nışlı uzun bir depresyon oluştumıuşlardır. Tabanı sularla kaplı bir göl durumunda olan bu depresyon, zamanla Murat Nehri tarafından açılarak boşaltılmıştır. Daha sonra Nemrut Volkanının püskürmeleri sonucunda oluşan Rahla lav şeddi ile birleşik Van-Muş Depresyonu birbirinden ayrılmış ve bu volkanik şeddin gerisinde suların birikmesiyle Van Denizi oluşmuştur. Ancak başlangıçta Van Denizi'nin suları Bitlis Çayı vasıtasıyla Dicle'ye akarken. Nemrud'un devam eden püskürmelerivle oluşan lavların Bitlis Vadisini doldurmasıyla bu akış sona ermiş ve Van Denizi kapalı havzaya dönüşmüştür.

Oluşumundan sonra Van Denizi. buzul devirleri sırasında soğuk ve nemli iklim koşullan altında önemli seviye ve hacim değişikliklerine uğramıştır. Hâlen göl çevresinde bugünkü seviyenin(1650 m.ye yakın) üzerinde 12, 30, 55 ve 70 m. yükseltilerde 4 farklı göl sekisi (taraçası) mevcuttur. Göl seviyesinin bugünküne göre yüksek olduğu devrede göl içerisinde istiflenmiş erezyon materyalinden başka birşev olmayan göl sekilerinin en yüksekte yer alanı 1720 m.'de bulunmakta ve yaşı 18 bin yıl olarak saptanmaktadır. Buna göre gölün en yüksek olduğu devredeki seviyesinin 1720 m.'ye kadar yükselmiş olduğu anlaşılmaktadır. Diğer taraftan ne bu seviye değişmeleri. nc de Dicle'nin kollarının şiddetli geriye aşındırması. jeolojik geçmişteki en uygun iklim şartlan altında bile bir orografık endoreizm (morfolojik yapıya bağlı kapalılık) sahası olan bu havzayı dış drenaja baglayamamıştır. Daha sonra göl seviyesi buzul devrinin son bulmasıyla kademeli olarak alçalmış ve günümüzdeki seviyesine erişmiştir. Ancak Van Denizi'nin tarihi devirler içerisinde devamlı bir yükselme eğilimi içerisinde olduğu anlaşılmaktadır.