Вопрос о геологической истории Прителецкого района и происхождении котловины Телецкого озера интересует ученых свыше ста лет, но и сейчас нельзя считать его окончательно решенным.
В геологической литературе уже давно ведется дискуссия о том, появилась ли эта озерная впадина в результате тектонических процессов (движений земной коры, приводящих к образованию сбросов и надвигов) или она является продуктом выпахивающей деятельности Чулышманского ледника.
Г. П. Гельмерсен, П. А. Чихачев к Г. Е. Щуровский в первой половине XIX века, Г. П. Игнатов, В. А. Обручев и С. А. Яковлев в начале XX столетия, затем А. М. Кузьмин, В. П. Нехорошее, Л. И. Семихатова, М. С. Калецкая, Л. А. Рагозин и другие авторитетные геологи собрали большой и разнообразный материал, на основе которого говорят о тектоническом происхождении. Телецкого озера.
В то же время И. Г. Гранэ и Н. Л. Бубличенко отстаивают ледниковую гипотезу формирования телецкой котловины.
В настоящее время вопрос о происхождении Телецкого озера рисуется следующим образом (по данным Л. А. Рагозина и Г. А. Шмидт).
На берегах Телецкого озера, особенно в его северной и меридиональной частях, сохранились четвертичные отложения. Последние образуют террасы высотой 3,8—10 м, 20 м, 30 м, 50 м, 100—125 м.
Ледниковые отложения в виде конечных морен можно наблюдать севернее Артыбаша. Здесь они образуют холмы и цепи гряд, высотой до 20 метров, которые сложены угловатыми глыбами и валунами, перемешанными с галечником и песком.
Данные современной геологии свидетельствуют о том, что Телецкое озеро возникло на месте очень древней тектонической депрессии (области прогибания земной коры), образовавшейся еще в палеозое, которая неоднократно, вплоть до четвертичного времени, обновлялась путем неравномерных колебательных движений. Наряду с неотектоникой (молодыми движениями земной коры) в оформлении впадины Телецкого озера большую роль играли чередующиеся циклы эрозии (размыв и разрушения текучими водами и льдом) и периодически наступающие фазы установления засушливого климата, когда озерная ванна заносилась материалом, смытым с прилегающих склонов. В эти периоды, при особенно обильном накоплении материала, телецкая впадина на недолгое время превращалась из озера в степь, как это случилось теперь с Чуйской и другими, аналогичными котловинами. В периоды увлажнения климата, совпадавшие с усилением тектонических поднятий, обильные проточные воды очищали котловину озера от заполнявших ее продуктов выветривания.
Тектоническое образование впадины Телецкого озера не является для Горного Алтая чем-то исключительным. Такими же тектоническими депрессиями являются современные Чуйская, Курайская, Катандинская, Самахинская степи и другие.
Если обратиться к геологической истории той же Чуйской степи, то оказывается, что в прошлом (кайнозой) она временами превращалась в обширное озеро, напоминающее собой современное Телецкое озеро. Как теперь установлено геологами, озерная стадия тектонических впадин Алтая представляет собой один из этапов их исторического развития. На несомненное сходство впадины Телецкого озера с другими тектоническими котловинами указывают прежде всего террасы на их береговых склонах. Эти террасы обладают одинаковым строением и слагаются косослоистыми песками и галечниками с валунами.
Как известно, на Алтае было несколько ледниковых и межледниковых эпох. Первое оледенение, следы которого (валуны) встречаются на высотах более 2500 метров, приурочивается к концу третичного или началу четвертичного периода.
В эпоху первого оледенения Телецкое озеро, вероятно, представляло собой слабо выраженную котловину, целиком заполненную третичными отложениями, поверх которых двигались массы льда. Вследствие высокого положения тогдашнего уровня размыва (на высоте современных водоразделов) ледники не производили глубокого выпахивания.
Вторая ледниковая эпоха, имевшая место в нижне-четвертичное время, оставила так называемые троги (широкие корытообразные долины). Днища последних лежали на уровне наиболее широко распространенной на Алтае древней поверхности выравнивания (на высоте около 2000метров). Ванна Телецкого озера располагается на месте гигантского трога, шириной около 10 километров, остатки которого сохранились вдоль западного склона Прителецких гор на высоте 1600—2000 метров.
Третья ледниковая эпоха, которая характеризовалась максимальным оледенением, совпала с интенсивными тектоническими процессами, в результате чего Алтай оказался приподнятым на высоту 1000—1200 метров. Монголо-Сибирский водораздел, прежде близко подходивший к Телецкому озеру, переместился на юг к его современному положению, что обусловило коренную перестройку прежней речной системы и заложило основы современной гидрографии.
Тектоническими движениями впадина Телецкого озера подновилась и углубилась. Узкие и глубоко прорытые речной водой каньоны были преобразованы во время оледенения движущимися по ним льдами в троги. По этим трогам теперь протекают реки Чулышман, Башкаус, Кыга и другие.
Ванна Телецкого озера была последний раз заполнена льдами в период рассматриваемого максимального оледенения, т. е. около 150 тысяч лет тому назад. Из телецкой котловины древний ледник выползал в долину реки Бии, где оставил свои плохо сохранившиеся морены.
В эпоху последнего (четвертого) оледенения ледники не доходили до ванны Телецкого озера и, таким образом, не могли оказать на нее какого-либо влияния. Эти ледники не спускались ниже 750—800 метров высоты (над уровнем моря).
Современный озерный режим Телецкого озера возник, по-видимому, после эпохи максимального оледенения вследствие энергичных проявлений среднечетвертичной неотектоники. В последующую жаркую межледниковую эпоху (между максимальным и последним оледенением), когда другие аналогичные впадины Центрального Алтая превратились в высокогорные степи, Телецкое озеро значительно уменьшилось и переживало критическую фазу.
В эпоху последнего оледенения впадина Телецкого озера опять до предела наполнилась водой. В этот период глубина и размеры озера были наибольшими. С тех пор и до наших дней на протяжении многих тысячелетий происходит медленное и постепенное сокращение размеров акватории (водной площади) Телецкого озера и уменьшение его глубины.
Таким образом, котловина Телецкого озера представляет собой результат сложных природных процессов. Большую роль в прошлом сыграли тектонические движения земной коры, затем на строении долины Телецкого озера отразилась также деятельность ледников, особенно в период максимального оледенения, и речной размыв (эрозия). Смена засушливых и влажных климатических периодов оказала на эти процессы свое влияние.