Syd for Tirstrup Hedeslette ligger Mols Bjerge, som er et landskab af randmorænebakker. På toppen af Mols Bjerge når kommunen sit højdepunkt i Agri Bavnehøj 137 m.o.h. Ligesom på Skødshoved består jordbunden i Mols Bjerge overvejende af sand, og det er kun på de vestvendte skråninger, at moræneleret dominerer. De fleste bakker orienterer sig mod nordøst og sydvest, hvilket viser, at de blev presset op af Det Ungbaltiske Isfremstød, som kom fra sydøst. Bakkerne består af skiver af smeltevandssand, der er presset op af isen. Sandet blev aflejret foran den fremrykkende is. Da Det Ungbaltiske Isfremstød havde skabt de langstrakte randmorænebakker, fortsatte den frem mod det, som blev til
Den Østjyske Israndslinje. Mens isen stod og smeltede ved israndslinjen, blev der afsat bundmoræne på »læsiden« af bakkerne. Smeltevandet transporterede sand ud over Tirstrup Hedeslette. Den Østjyske Israndslinje træder tydeligt frem i landskabet og kan følges fra bunden af Ebeltoft Vig, mod nordvest forbi Øjesø og den sydvestlige bred af Langsø, nord om Feldballe og videre op til bakkekronen ved Rønde. Fra tid til anden har isranden bevæget sig ud over bakkekronen og stod på et tidspunkt ved de nordlige bredder af Øjesø, Langsø og Stubbe Sø. Da isen smeltede tilbage til skillelinjen mellem Tirstrup Hedeslette og det nordlige istidslandskab, efterlod den dødis i lavningerne. Da dødisen smeltede, opstod der dødishuller, som siden blev til de tre søer.
Da den yngste del af hedeslettens sand blev aflejret, var vandstanden foran isranden betydelig. Formentlig nåede vandet helt op til det højereliggende terrasseniveau, som i dag ligger i 40 m’s højde umiddelbart vest for Stubbe Sø i Skramsø Plantage. Smeltevandssandet begravede et stort antal dødisklumper. Da de endelig smeltede, opstod de karakteristiske dødishuller, som fra tid til anden var vandfyldte og derfor også blev dækket af tørv i bunden. Sedimentstrukturer viser, at hele Tirstrup Hedeslette nærmest har været en stor, lavvandet sø med stærkt strømmende smeltevandsløb om foråret og sommeren.
I området mellem Stubbe Sø og Ebeltoft ligger den sydligste del af Skramsø Hedeslette. Her antyder de parallelle småbakkers krumme forløb, at hedeslettens aflejringer er blevet skubbet op af den sidste rest af en istunge, der lå i Ebeltoft Vig.
Den generelle retning af smeltevandsstrømmene var mod nordvest, hvor Hevring Hede og udmundingen af Randers Fjord sørgede for at lede vandet til Kattegat. I den østlige ende af Tirstrup Hedeslette stod isranden øst for Balle, og i grusgravene omkring Balle er der tegn på, at vandspejlet på Tirstrup Hedeslette nåede en højde på 30 m. De store mængder sand og grus har været indvundet omkring Tirstrup, hvor man kan finde spor efter talrige udtømte grusgrave. Desuden blev Aarhus Lufthavn (i dag Aarhus Airport) anlagt på den flade hedeslette, som allerede bestod af godt stabilgrus.