Trong thời kỳ băng hà cuối cùng, các tảng đá mềm và yếu có niên đại từ kỷ Silur bởi dải băng Wisconsin va chạm và tạo ra lưu vực hồ Ontario. Hoạt động của băng xảy ra dọc theo thung lũng tiền thời kỳ băng hà trên sông Ontarian có định hướng gần giống với lưu vực ngày nay. Tảng băng đẩy các đá sét tảng băng về phía nam và quá trình đó đã để lại các dạng địa hình như các drumlin, kame và moraine, cả trên mặt đất ngày này và đáy hồ,[15] tái thiết toàn bộ hệ thống thoát nước của khu vực.

Khi tảng băng lùi dần về phía bắc, nó vẫn bồi đắp khu vực cửa xả của thung lũng St. Lawrence, vì vậy mặt hồ từng ở mức cao hơn. Giai đoạn này được gọi là hồ băng Iroquois. Trong suốt thời gian này, nước trong hồ rút qua địa điểm Syracuse, New York ngày nay, vào sông Mohawk, sau đó chảy ra sông Hudson và Đại Tây Dương. Đường bờ biển được tạo ra trong giai đoạn này có thể dễ nhận ra vì các bãi biển (hiện đã khô) và các ngọn đồi cắt sóng cách đường bờ biển hiện nay từ 10 đến 25 dặm (15 đến 40 km). Cuối cùng, khi băng rút khỏi thung lũng St. Lawrence, cửa xả nằm bên dưới mực nước biển, và trong một thời gian ngắn, hồ trở thành một biển nội hải của Đại Tây Dương, cùng với biển biển Champlain. Dần dần vùng đất phục hồi sau khi giải phóng khối băng nặng khoảng 6.500 feet (2,000 m) xếp chồng lên đó. Vùng đất vẫn đang phục hồi với tốc độ khoảng 12 inches (30 cm) mỗi thế kỷ ở khu vực St. Lawrence. Kể từ khi băng rút khỏi khu vực lần gần nhất, đợt phục hồi nhanh nhất vẫn xảy ra ở nơi này. Điều này có nghĩa là lòng hồ Ontario đang dần nghiêng về phía nam, làm ngập bờ phía nam và biến thung lũng sông thành vịnh. Cả hai bờ biển phía bắc và phía nam đều bị xói mòn, nhưng sự nghiêng sẽ làm tăng tác động này lên bờ phía nam, gây thiệt hại tài sản cho các nhà cửa bên bờ hồ.