Krajobraz parku został ukształtowany ponad 12 tysięcy lat temu, gdy płynące z południa rzeki napotkały czoło ustępującego lądoiodu skndynawskiego i skierowały się wzdłuż niego ku zachodowi, żłobiąc szerokie na ok. 18 km ko tyto. Tak powstał taras akumulacyjny pradoliny Wisły, ograniczony od wysoczyzn polodowcowych. Na północy jest to wysoka na ponad 20 m skarpa Równiny Płońskiej, na południu nieco niższa skarpa Równiny Błońskiej. Właściwy taras Puszczy Kampinoskiej zbudowany jest z piaskowi żwirów rzecznych. Pod koniec epoki lodowcowej na łachach Pra-Wisły rozwinęły się procesy eoliczne, tworząc wydmy, które sięgają do 30 m wysokości względnej i prezentują różne formy morfologiczne: tuki, parabole, wały, grzędy i zespoły wydmowe, przypominające do złudzenia mini łańcuchy górskie. Około 12,5 tysiąca iat temu wydmy zostały utrwalone roślinnością i stanowią dziś na powierzchni blisko 20 tysięcy ha unikatowy na skalę europejską twór przyrodniczy. Pasy bagienne zajmują tereny dawnego koryta Pra-Wisły. Płynąca pradoliną Wisła zajmuje współcześnie zaledwie 1,5 km szerokości. Na płaskich terenach pasów bagiennych, a także w obrębie pasów wydm owych, w misach wywiania piasku (tzw. deflacyjnych) powstały pokłady torfu niskiego.