Der Wolayersee entstand im Zuge der letzten Eiszeit, dem Würm-Glazial, das vor 115.000 Jahren begann. Der damalige Gletscher schürfte eine Mulde aus und überfloss den Wolayer Pass im Süden. Nach dem Rückzug des Eises vor ca. 10.000 Jahren füllte sich die Mulde mit Wasser zu einem bis zu 14 Meter tiefen See auf. Gespeist wird dieser See durch unterirdische Wasserzuflüsse aus dem umliegenden Hangschutt. Die maximale Wassertemperatur beträgt 14 °C.