Dannelsen af Furesø Kommunes nuværende landskab begyndte, da isen under sidste istid stod ved bakkedraget Gribskovbuerne, som strækker sig fra Gribskov og sydpå gennem Store Dyrehave til Kirkelte i Fredensborg Kommune. Bakkedraget er en randmoræne, som blev dannet i forbindelse med Nordøstisens genfremstød for 20.000 år siden. Foran randmorænen dannede det smeltevand, som strømmede ud fra isen, en vidtstrakt hedeslette, der var opbygget af et 10‑40 m tykt lag af lagdelt sand og grus. Hedesletten dækkede store dele af Allerød Kommune samt hele Furesø Kommune og strakte sig videre mod vest og syd i retning af Slangerup og Hedehusene.
Et par tusinde år senere bevægede de to Ungbaltiske Isfremstød sig ind over Sjælland fra Østersøen, men formåede ikke at udviske Nordøstisens landskab. Til gengæld aflejrede de et 10‑15 m tykt lag af morænemateriale hen over Nordøstisens vidtstrakte flodslette og efterlod store mængder af stilleliggende dødis. Begge isfremstød dækkede hele Nordsjælland og skabte det særprægede dallandskab, der bl.a. omfatter Mølleådalen med Furesø og Farum Sø samt Værebro Ådal, der rummer Søndersø, og bugter sig syd om Store Hareskov og videre vestpå gennem Lille Hareskov. I dalsystemet indgår også Værebro Ådals fortsættelse med Flyvestation Værløse samt Bundsådalen vest om Kirke Værløse på grænsen til Egedal Kommune. De krydsende dale danner tilsammen et mønster, hvis hovedretninger går hhv. øst-vest, sydøst-nordvest og nordøst-sydvest.
Dalene er tunneldale, som blev dannet af smeltevandsfloder under isen. På sin vej mod isens rand skar smeltevandet sig dybt ned i isens underlag af moræneler og videre ned i den gamle hedeslettes sand og grus. På begge sider af disse tunneler gled underlagets jordmasser ind mod midten, hvor det blev ført bort med smeltevandet. På den måde opstod der efterhånden et dalstrøg, tunneldalen, som var bredere end den tunnel, hvori vandet løb. De krydsende dales forskellige retninger viser, at de er dannet ad flere omgange. Tunneldalene har en ujævn bund, som i dag veksler mellem højereliggende tærskler og mellemliggende bassiner med søer, moser og enge.
Langs nordkanten af Farum Sø og videre mod nordvest i bunden af Mølleådalen løber Farum Ås med Storebjerg. Åsens dannelse følger tunneldalenes, men med den markante forskel, at smeltevandet i åsens tilfælde også skar sig op i den overliggende is. Efterfølgende fyldte smeltevandet hele tunnelen op med materiale som sand og grus. Da isen smeltede bort, stod materialet tilbage som en lang bakke, en såkaldt ås.
Da isen begyndte at smelte, fulgte smeltevandet på nogle strækninger de eksisterende tunneldale foran den vigende is. Derved blev dalbunden fyldt med sand og grus, og de oprindelige tunneldale blev udvisket. Det er eksempelvis sket på den jævne, fladbundede del af Værebro Ådal med Flyvestation Værløse sydvest for Søndersø.
Langt det meste af det materiale, som De Ungbaltiske Isfremstød bragte med sig, blev aflejret under isen som moræneler. Leret findes i dag i det jævne, bølget-bakkede morænelandskab nord for Furesø og Farum Sø samt mellem tunneldalene vest for Søndersø. Den jævne overflade er opstået, fordi moræneleret er aflejret hen over Nordøstisens jævne smeltevandsslette.
Fordi den bagvedliggende is pressede på, opstod der visse steder vældige brud i isen nær randen. Langs de mange brudflader blev jordmasser fra isens underlag ført op til isens overflade. Her smeltede jorden frem, og med tiden blev jorddækket så tykt, at det hæmmede smeltningen af den underliggende is. Derved opstod der vidtstrakte områder med stilleliggende, begravet dødis, som i det kolde klima kunne ligge i flere tusinde år. Under den efterfølgende temperaturstigning ved istidens afslutning begyndte dødisen dog at smelte, og i takt med afsmeltningen kom jorddækket gentagne gange i skred. Det førte til dannelsen af det bakkede dødislandskab med sine talrige lavninger, småsøer og mosehuller, der kendetegner det åbne landskab i den nordlige del af Furesø Kommune samt syd for Furesø og Farum Sø og øst for Søndersø.
I den sammenhængende dødis i den nordlige del af kommunen lå der flere søer. Smeltevand strømmede til søerne og fyldte dem efterhånden med fint sand og ler. Da dødisen smeltede bort, stod disse issøaflejringer tilbage som 5‑10 m høje, fladtoppede issøbakker med stejle sider. De kan ses i dødislandskabet ved bl.a. Rolighed, Tivoli og i egnen nord for Bregnerød. Bakkernes stenfri issøler er gennem årene blevet indvundet og udnyttet i teglværksindustrien.
Overalt i kommunen hviler istidslagene på lag af danienkalk, hvis overflade isens slid har udjævnet. Meget af kalken blev dog opsprækket af en forkastning. Under sidste istid formåede isens bevægelser at fjerne så meget af den opsprækkede kalk, at der opstod den flere kilometer brede, underjordiske Søndersødal, der strækker sig fra Øresundskysten mellem Taarbæk og Vedbæk, ind under Furesø og Søndersø og videre mod vest og sydvest under Stenløse og Veksø. I dag skærer Søndersødalen sig 20‑40 m ned i kalkoverfladen. Om den også har haft indflydelse på placeringen af dalsystemerne i Naturpark Mølleåen og længere mod syd, er endnu uklart.
