De geschiedenis van het Donau-dal begint met de verheffing van de Boheemse massa 17-18 miljoen jaar geleden in de Tertiaire periode. Al in de vroege geschiedenis van de aarde in het Precambrium, 1000 miljoen jaar geleden, werden de structuren en richtingen die nu nog herkenbaar zijn in de bouw van de bergen aangelegd.

De gneissen, die door druk en hitte vervormd zijn, kunnen in twee groepen worden verdeeld: een zogenaamde “monotone groep”, die voortkomt uit een metamorfe transformatie van zandsteen, klei of mergel, en een “kleurrijke groep”, die wordt afgewisseld met vulkanische afzettingen (bijv. de grafietleien in het Obernzellgebied).

In de loop van de Variscaanse bergformatie in het Carboon, waarin granieten werden verwerkt, ontwikkelde het Beierse Woud zich tot een hooggebergte. Ook de vorming van de paal (bijv. de Aicha-Halser secundaire paal van Iggensbach tot Passau), een kwartsietvulling, valt in deze periode.

In de volgende geologische tijdperken van het Perm en Trias werd het hooggebergte door diepe erosie uitgehold tot een stuitgebergte. In de Jura-periode is alleen het “Boheemse eiland”, omgeven door ondiepe zee├źn en koraalriffen, overgebleven.

De vorming van de Alpen werd gekenmerkt door de beginnende botsing van de Afrikaanse en Europese platen, die leidde tot het opstijgen van het Boheemse Massief, en meerdere zeewateroverstromingen in de bekkens voor de Alpen bedekten nog steeds de kelder. Restanten van deze mariene sedimenten, vandaag de dag bekend als molasse, zijn nog steeds aanwezig op het fundament, en de tektonische fouten die door het gebied lopen spelen een belangrijke rol in de loop van de Donau.

De Donau-velgbreuk, die bij Hofkirchen naar het zuiden afbuigt, is een breuklijn waar het fundament tot meer dan 1000 m boven het zuidelijke tertiaire voorland werd verheven. Een voorloper van de Donau heeft het dal waarschijnlijk verder naar het westen doorbroken door retrograde-erosie en heeft zo de huidige loop van de Donau bepaald.

Er zijn echter andere theorie├źn over dit onderwerp.het was waarschijnlijk pas aan het einde van het Tertiair dat de Donau zijn huidige bedding vond.onder Passau volgt de Donau vandaag de dag de breuk van de Donau in directe voortzetting van de breuk aan de rand van de Donau en de paal van Aicha-Halser.tijdens de ijstijd werd het dal verdiept op hetzelfde moment dat de bergen werden opgehoogd, wat bijdroeg aan de vorming van het huidige Donaudal.

De nivelleringsgebieden, waar de rivier grind en zand heeft afgezet, vormen belangrijke vestigingsgebieden en belangrijke grondwaterreservoirs.