La mayor parte de los lagos del mundo son relativamente recientes (tienen menos de 60 mil años), esto se debe a que pocos lagos pueden funcionar en períodos geológicos largos debido al transporte de sedimentos que hacen los ríos que los alimentan. La sedimentación los transforma poco a poco en pantanos y después en ecosistemas terrestres. Los cuerpos lacustres con una vida superior a un millón de años se denominan Lagos Antiguos (Ancient Lakes) y existen sólo unos pocos: entre estos se encuentran el Biwa (Japón), Baikal (Rusia) y Titicaca (Bolivia). 

El lago en tiempos antiguos era mucho más grande de lo que es ahora, según estudios geológicos. Al parecer se  conectaba con los lagos de Cajititlán, Villa Corona y Sayula (Jalisco) y por el norte llegaba al actual estado de Aguascalientes. Cerca del Lago Chapala es posible encontrar pequeños espejos de agua, remanentes de esa antigua conexión. 

Hasta hace unos 10 mil años vivieron en la zona mamíferos gigantescos, que comían, se escondían y criaban en sus alrededores. Entre estos había mamuts, gonfoterios y mastodontes: los tres, parientes del elefante actual. También perezosos gigantes, bisontes, tigres dientes sable y armadillos del tamaño de un auto, entre otras especies. Sus restos fósiles se han encontrado con abundancia en las orillas del lago. Cabe destacar que Chapala es uno de los sitios de Norte América con mayor diversidad de fósiles del período Cuaternario.