Rørbæk Sø ligger i en dyb tunneldal i det sydøstlige hjørne af Ikast-Brande Kommune.
Da isen smeltede i slutningen af sidste istid, blev der efterladt dødis i tunneldalen. Rørbæk Sø opstod i et af de dødishuller, som blev dannet i bunden af tunneldalen, da dødisen smeltede. I sprækker i dødisen var der blevet aflejret sand og grus, og det blev til små øer i søen. De fleste af øerne findes i dag som isolerede højdepunkter langs søbredden.
Danmarks vandrigeste vandløb, Skjern Å, udspringer i Tinnet Krat på Den Jyske Højderyg, hvorfra den løber nordpå og kort efter rammer Rørbæk Sø.