Theo địa lý, sông Cuyahoga là một địa mạo được tạo ra tương đối gần đây khi những sông băng tiến về phía nam và rút lui vào thời kỳ băng hà cuối cùng. Lần sông băng rút lui, khoảng 10.000–12.000 năm trước đây, thay đổi những lối thoát nước gần Akron ngày nay. Vụ thay đổi này làm cho sông Cuyahoga chảy ngược trở lại về phía bắc, thay vì về phía nam như trước. Trong khi nước chảy ngược tới hồ Erie, sông này uốn quanh băng tích để lại bởi sông băng, làm cho sông có hình U quanh co. Sông có chỗ uốn từ nguồn đến cửa, kéo dài nó tới 160 km (100 mi), trong khi nó chỉ dài 50 km (30 mi) theo đường thẳng. Trừ những khúc được nói đến ở dưới, sông có độ sau từ 90 đến 180 xentimét (3–6 foot).

Xuôi dòng sông Cuyahoga bị thay đổi nhiều lần. Mới đầu sông gặp hồ Erie cách cửa sông ngày nay vào khoảng 1,2 km (4.000 ft) về phía tây, chảy vào đầm lầy nông. Cửa sông ngày nay do con người xây và nằm ngay về phía tây của trung tâm thương mại Cleveland, để cho tàu biển có thể chở hàng hóa giữa sông và hồ dễ dàng. Ngoài ra, Công binh Lục quân Hoa Kỳ (United States Army Corps of Engineers) đào sâu 8 km (5 mi) cuối cùng tới 8 m (27 ft), từ Xưởng Cleveland (Công ty thép Mittal) đến cửa sông, để chịu được tàu bè mang đồ tới những nhà máy nằm dọc theo sông. Đoàn Kỹ sư Công bình cũng làm cho sông thẳng và rộng hơn vào khúc thuộc về kênh Federal Navigation Channel cho những hành động hàng hải.