Die Geschichte des Tals beginnt mit der Heraushebung der Böhmischen Masse vor 17-18 Millionen Jahren im Tertiär. Die ursprünglichen Sturkturen der Talanlagen waren in dieser Zeit aber schon geschaffen. Denn schon in der frühen Erdgeschichte, im Präkambrium vor 1000 Millionen Jahren, wurden die noch im Bau des Gebirges erkennbaren Strukturen und Richtungen angelegt.
Eine wichtige Rolle für den Verlauf der Donau spielt seit jeher die Anlage der diesen Raum durchziehenden tektonischen Störungen. Die Donau folgt ab Regensburg exakt der Richtung der Hauptstörungslinien von Westnordwest nach Ostsüdost. Bis zum Eintritt ins Kristallin an der Ruine Hilgartsberg folgt die Donau dem sog. Donaurandbruch. Dies ist eine Bruchlinie, an der das Grundgebirge bis über 1000 Meter gegenüber dem südlichen tertiären Vorland angehoben wurde. Während der Donaurandbruch bei Hofkirchen nach Süden abweicht und sich bei Griesbach und Pocking verliert, setzt die Donau ihren Weg nach Südosten fort. Ein Vorläufer einer Urdonau, von Oberösterreich kommend, hat hier wohl nach Westen durch rückschreitende Erosion das Tal weiter eingeschnitten und so den jetzigen Donauverlauf bestimmt.
Einer anderen Theorie nach könnte der Verlauf der Urdonau ab Osterhofen bis Passau auch der Hengersberger Tertiärbucht und weiter dem Aicha-Halser-Nebenpfahl, dem “kleinen Bruder” der Pfahlstörung, gefolgt sein. Die Fortsetzung nach Osten könnte dann von Passau nach Süden und über den Schärdinger Raum südlich um das Kristallin in Richtung Österreich geführt haben. Wohl erst am Ende des Tertiärs fand die Donau dann ihr heutiges Bett. Oberhalb von Passau wurde sie dabei durch Abschwemmungen an den südlichen Rand des Kristallins gedrängt. Und unterhalb von Passau folgt die Donau heute der Donauleitenstörung in direkter Fortsetzung der Donaurandstörung und des Aicha-Halser-Nebenpfahles.
Während des Pleistozän (vor ca. 1,5 Millionen Jahren), also während des Eiszeitalters, fand dann durch die fortlaufende Hebung der gesamten Böhmischen Masse die wesentliche Ausräumung und Bildung des heutigen Donautales statt. Es kam zur Entstehung des heute vorliegenden epigenetischen Durchbruchstales, was nichts anderes bedeutet, als dass zeitgleich mit der Hebung des Gebirges die Eintiefung des Tales erfolgte. Der Einschnitt der Donau wurde dabei durch die bereits geschilderten vorgezeichneten tektonischen Linien erleichtert.
Die Enge des Donautales wird immer wieder unterbrochen von Verebnungsflächen, an denen der Fluss Kiese und Sande abgelagert hat. Diese Flächen stellen sowohl wichtige Siedlungsbereiche dar, dienen aber durch ihre Speicherfähigkeit auch als wichtiges Grundwasserreservoir. So beziehen die Stadt Passau, aber auch die Gemeinden Obernzell oder Jochenstein ihr Trinkwasser aus den kiesigen Ablagerungen in den Donauauen.