Die Weichsel-Kaltzeit hatte das Gebiet des heutigen Naturparks Holsteinische Schweiz bis vor etwa 12.000 Jahren in ihrem eisigen Griff und schuf zwei typische Bestandteile der hiesigen Landschaft: die Hügel und die Seen. Die Gletscher transportierten lockeres Gesteinsmaterial und häuften es unter mehrmaligem Vordringen und Abtauen über Jahrtausende zu einer hügeligen Jungmoränenlandschaft auf. Dabei schürften sie auch tiefe Becken in die Landschaft, die sich später mit Wasser füllten. So entstanden z.B. der Große Plöner See und der Selenter See. Der Kolksee bei Kasseedorf und der Ukleisee sind Beispiele für Toteisseen. Als die Gletscher abschmolzen, blieben unter Schutt begrabene Eisblöcke zurück, die später auftauten. Die Geländeoberfläche senkte sich ab und die Hohlform füllte sich mit Wasser. So entstanden die sogenannten Toteisseen.

Heute finden sich über 200 große und kleine Seen im Naturpark. Das abfließende Schmelzwasser der Gletscher schuf zudem Rinnen, in denen teilweise noch heute Flüsse und Bäche fließen und es transportierte große Sandmengen, die am Rand der Gletscher abgelagert wurden. In der Region um Damsdorf und Tensfeld werden diese Sande heute abgebaut. Mit zunehmender Erwärmung kam auch der Wald allmählich wieder zurück. Bestand er zunächst vor allem aus Birken und Kiefern, setzte sich zunehmend die Rot-Buche durch, die bis heute die Wälder im Naturpark prägt. Die eiszeitlichen Ablagerungen mit vielerorts kalkreichen Lehmböden boten auch der Landwirtschaft äußerst günstige Ausgangsbedingungen. Etwa 2/3 der Fläche des Naturparks werden heute landwirtschaftlich genutzt, überwiegend als Ackerfläche.