Während der Rheingraben vor ca. 50 Millionen Jahren langsam einsank, entstanden der Schwarzwald und die Vogesen durch Hebung. Und auch heute noch sinkt die Erdkruste im Oberrheingraben jährlich um einige Zehntel-Millimeter.

Der Beginn der vulkanischen Aktivitäten liegt vor ca. 23 Millionen Jahren. Magmatische Massen drangen aus den Spalten zweier aufeinander treffenden Bruchzonen auf. Es kam zur Vulkanbildung mit Lavaaustritten, die den Kaiserstuhl formten. An die vulkanische Geschichte erinnern heute noch die warmen Quellen am Fuße des Badbergs, dessen Temperaturen bei 21-24°C liegen sowie die teilweise seltenen Vulkangesteine und Mineralien.

Während den Eiszeiten ergossen sich Wassermassen und Gerölle in den Rheingraben. Durch Frostsprengung und Zermahlung des Gesteins entstand feinkörniges Sediment – der Löss (allemanisch losch = locker) – der durch Winde aus Südwesten dann aus den Schotterflächen ausgeblasen und an den Kaiserstuhl herangeweht wurde. Die Erhebungen des Kaiserstuhls bildeten ein windverwirbelndes „Hindernis“, an dem sich der Löss niederlassen konnte. Vor allem in der windabgewandten, nordöstlichen Seite der Kaiserstuhlberge konnten sich bis zu 30-60 Meter hohe Lössschichten bilden. In der Schotterebene der Rheinebene blieben vor allem grobe Kiese übrig.

Der Löss hat einen hohen Kalkanteil von 30-35% was ihm seine hohe Standfestigkeit gibt. Aufgrund seiner Eigenschaften ist Löss eine ideale Grundlage für den Weinbau. Die lössbedeckten Böden bieten eine gute Belüftung und eine hohe Wasserspeicherfähigkeit. Der Löss kann starke Niederschläge wie ein Schwamm aufnehmen und gibt sie gleichmäßig wieder ab.

Im Zuge der landwirtschaftlichen Nutzung sind die Lösshohlwege entstanden. Die Bauern mit ihren Zugtieren und Fuhrwerke nutzten kleine Pfade, um in andere Gemeinde oder zu ihren Feldern zu gelangen. Durch die Last wurde der Lössuntergrund zermahlen und das empfindliche Kalkskelett, das für die Stabilität sorgte, zerstört. Beim nächsten Regen, wurde das staubfeine Material weggeschwemmt. Die Lösshohlwege entstanden. Wuchsen sie in der Vergangenheit zu oder wurden durch Menschenhand zugeschüttet, werden sie heute besonders geschützt und sind wichtiger Lebensraum für viele Tier- und Pflanzenarten.