Het gebied is te karakteriseren als een stuifzandcomplex. Deze stuifzanden zijn op rivierleem afgezet. De rivierleem is meer dan 11.000 jaar geleden (Dryas) afgezet door Rijn en Maas (laagterras zie figuur; "Hochflutlehm" van het oudere laagterras). In het late Weichselien, werd het stuifzand, vanuit de bijna droge bedding van de Maas, door hevige westenwind in grote hoeveelheden afgezet.
Het reliëf zoals we dat nu aantreffen moet pas later zijn ontstaan tijdens een warme en droge periode. In die periode kon de wind opnieuw vat krijgen op het uitgedroogde en vrij schaars begroeide zand. Daarbij ontstond een patroon van diepe duinpannen en hoge duinruggen. Op bepaalde plaatsen zijn de duinpannen tot op de eronder liggende leemlaag uitgewaaid. In een meer natte periode erna steeg de grondwaterspiegel en konden de vennen hun huidig vorm krijgen.
Hydrologie en bodemgesteldheid
Vanwege het doorlatende zand en het eronder liggende min of meer ondoorlatende leempakket (dikte ca. 1 meter) bestaat in het gebied een geheel eigen waterhuishouding (hydrologie). In feite is sprake van een drietal waterniveau's:
- De hoogst gelegen waterstand is die van de vennen zelf. De humeuze bodemlaag die op de venbodems is ontstaan door onvolledige afbraak van plantenresten biedt grote weerstand aan het wegzakkende water.
- In het zandpakket van de duinen handhaaft zich een waterniveau dat bestaat bij de gratie van de hoeveelheid neerslag en de ondoorlatende leemlaag. Deze en de vorige watercomponent worden alleen gevoed door regenwater. Op het leempakket wordt de verticale waterbeweging sterk gehinderd; de horizontale stroming echter nauwelijks. Daardoor heeft de grondwaterstand ter plaatse de vorm van een waterbel. Dit is ook terug te vinden in de waterstand van de diverse vennen. In de meer centraal gelegen vennen kan het water meer dan een meter hoger staan dan in de perifere vennen.
- Het derde waterniveau bevindt zich onder de leemlaag. We hebben hier te maken met normaal regionaal grondwater dat wat betreft de stand correspondeert met de waterstanden van Maas en Maas-Waalkanaal.
De voedselsituatie van bodem en water in het gebied als geheel is, behalve op enige gestoorde plekken, matig tot zeer voedselarm. Het zandige en daardoor goed waterdoorlatende karakter van het gebied betekent ook dat het, buiten de vennen en hun directe omgeving om, tamelijk droog is. Daar bovenop komen nog de hoogteverschillen in het terrein. De gradiënt van nat naar droog zal plaatselijk dan ook tamelijk steil zijn.
Het Wijchens Ven
Het Wijchens Ven heeft een andere ontstaansgeschiedenis dan de Overasseltse (Hatertse) Vennen. Het Wijchens Ven is ontstaan uit een uitgeveende oude Maasarm en mag in feite NIET tot de vennen in strikte zin gerekend worden (onder de term "ven" wordt namelijk een zeer voedselarme waterplas verstaan die voor de watervoorziening voornamelijk van de regen afhankelijk is). Het is dan ook niet verwonderlijk dat de bodem voornamelijk uit rivierklei of rivierleem bestaat en niet uit eolische zandgrond. Deze rivierklei is vóór het eind van de laatste ijstijd, het Weichselien (Dryastijd), hier afgezet door de rivieren Maas en Rijn. In een latere warmere periode, waarschijnlijk in het Atlanticum is deze Maasarm samen met een groot aantal andere oude riviergeulen dichtgegroeid met veen. In die tijd kwam de zee tot even westelijk van dit gebied en bestond het gebied rond het Wijchens Ven uit een delta, die later verschoven is naar het westen en nu nog terug is te vinden in de huidige Biesbos en omgeving. Zo is hier het laagterras van genoemde rivieren ontstaan. Het hoogterras in de omgeving van Nijmegen moet gezocht worden in de -deels geplooide- oudere afzettingen van de rivieren vó'ór het Saalien.
De bodem van dit rivierterras is in de loop der eeuwen door uitspoeling door de regen ontkalkt, met als gevolg dat de pH vrij laag is (pH = 5,0 - 5,6). Dit proces van ontkalking is de laatste halve eeuw bevorderd door het graven van het Maas-Waalkanaal dat oostelijk van het gebied ligt. Voordat dit kanaal gegraven werd, was de omgeving van het Wijchens Ven zeer nat en werd het door de mens gebruikt als "wild weiland", waarop veel kreupelhout groeide.
Thans is het gebied rond het "Ven" volledig in agrarisch gebruik genomen en geëutrofieerd door onder andere bemesting. Door inrichting van het gebied als reservaat probeert men de grote diversiteit zoveel mogelijk te behouden en eventueel te verbeteren.
