Cihanbeyli Ovası, Orta Anadolu’nun jeolojik geçmişinde önemli bir rol oynayan tektonik süreçlerin etkisiyle şekillenmiştir. Bu bölge, çeşitli dönemlerde yaşanan yer hareketleri ve iklimsel değişikliklerle zenginleşen alüvyal ve çökellerin birikimi sonucu düz bir topografi kazanmıştır. Göl tabanlarının kuruması ve akarsuların yönlenmesi, ovayı çevreleyen doğal yapının oluşumunu sağlamıştır.

Cihanbeyli Ovası, Orta Anadolu'nun tektonik hareketleri sonucunda oluşmuştur. Bölgenin jeolojik yapısı, Neojen döneminde oluşan alüvyal dolgular ve Kuvaterner yaşlı çökeller üzerinde yer almaktadır. Düz topografya, eski göl tabanlarının kuruması ile meydana gelmiştir. Ayrıca, havza kenarı tektoniği, akarsuları yönlendirmiş veya akış yönlerini öteleyerek sediman dağılım ve oranını kontrol etmiştir. Oligosen-Pliyosen döneminde gelişen alt havzalar, önemli fasiyes değişimlerine ve artan çökel istiflerine yol açmıştır. Bu süreçlere eşlik eden iklimsel faktörler ve terslenmeler, farklı çökel ortamların oluşumuna neden olmuştur.