Die Böden und das Relief im Naturpark Südheide sind eiszeitlichen Ursprungs. Während der vorletzten Eiszeit (Saale-Eiszeit), die ca. vor 130.000 Jahren zu Ende ging und ca. 170.000 Jahre andauerte, wurde das Gebiet des heutigen Naturparkes von riesigen Eismassen, den Gletschern, bedeckt. Während der zwischeneiszeitlichen Warmperioden schmolzen die Gletscher und zogen sich zurück. Dabei hinterließen sie Sand-, Schutt- und Geröllmassen als Grund-, Rand- und Endmoränen. Vor den riesigen Gletschern bildeten sich infolge der Materialsortierung durch das abfließende Wasser mächtige Sandablagerungen, die sogenannten Sander. Sie wurden zum Ausgangsmaterial für die heutigen sandigen Böden der Heide. Auf diesen nährstoffarmen Böden wuchsen nur genügsame, natürliche Waldgesellschaften aus Birken, Stieleiche, Kiefern und Buchen. Durch mittelalterliche Übernutzung infolge von Beweidung, Holzhieb und der Entnehmen von Streu und Oberboden entstanden die Heiden. Nach deren Aufforstung mit Ende des vorletzten Jahrhunderts entstanden unsere heutigen Kiefernwälder.

Mit dem Rückzug der Gletscher bildeten sich zahlreiche Schmelzwasserströme, die sich zu Urstromtälern vereinten. Es entstanden z. B. das Urstromtal der Aller und der Örtze mit den charakteristischen Rand- und Beckenmooren.

Während einer dieser Warmzeiten bildeten sich aus den abgelagerten Schalen abgestorbener Kieselalgen die Kieselgurlagerstätten bei Oberohe.