Das Gestein, das die Höhle umschließt, entstand im Sarmaten-Zeitalter des Mittel-Miozäns vor 13,7 Millionen Jahren aus  den Kalkstein- und Mergelschicht Sedimenten.

Der Wassernachschub der Höhle erfolgt auf zwei Weisen, dies erklärt auch die Ausbildung seiner Gänge. Das junge vor 210.000-230.000 Jahren entstandene Sarmaten-Kalkstein, woraus kaltes Karstwasser ins Tapolca Becken kommt, lehnt sich an den Dolomit aus der Oberen Trias. Der gleiche Dolomit ist mehrere hundert Meter unter dem Erdboden zu finden, wo das Wasser, wegen postvulkanischen Tätigkeiten der erloschenen Vulkane, sich auf  40°C erwärmt und durch Risse hinauf strömt. Das aus zwei Quellen stammende Wasser vermischt sich und besitzt nunmehr 18-20°C, wodurch die Gänge gebildet wurden. Das Wasser strömt heute aus nördlicher Richtung von der meist trockenen Kórház (Spital) -Höhle zu den Quellen des Malom (Mühle) -Sees. Das aus den zahlreichen Quellen aufströmende und zusammenfließende Wasser nährt den Tapolca-Bach. 

Am Ende der 1800 Jahren wurde das Becken des Baches auf der oberen Strecke durch Stauen verbreitert, wodurch der Malom-See entstand und  die Seehöhle mit dem Boot befahrbar wurde. Die Elritze (Phoxinus phoxinus), eine winzige Fischart ist ein bekannter und der auffälligste Vertreter der Fauna der Seehöhle, der Tapolcaer Volksmund nennt sie csetri.

Die Tapolcaer Seehöhle ist eine der kaum zwei Dutzende Höhlen, die schon vor 1942, bevor der allgemeine Schutz der Höhlen in Kraft trat - in Ungarn als die zweite- unter Schutz genommen wurde. Seit 1982 ist sie wegen ihrer geologischen, genetischen, morphologischen, hydrologischen und biologischen Werten besonders geschützt.