Hồ Gấu Lớn nằm giữa 2 vùng địa văn lớn: Cao nguyên Kazan thuộc Khiên Canada (Canadian Shield) và Đồng bằng nội địa (Interior Plains). Nguyên thủy, nó là một phần của các thung lũng thời trước băng hà, bị thay đổi hình dạng bởi hiệu quả xói mòn của băng trong thế Pleistocen. Từ đó, hồ phải trải qua nhiều thay đổi khác nhau từ tác dụng ngược lại của việc tan băng.

Các đá Thời kì Tiền Cambri của khiên Canada tạo thành bờ mép phía đông của McTavish Arm. Các đá thời kì Tiền Cambri này được tạo thành bởi các lớp cặn trầm tích và biến chất lắng xuống được bổ sung bằng sự xâm nhập (intrusion) đá mácma tạo thành các thể tường (dike) và các thể vỉa (sill).