Wyczerpujące informacje naukowe na temat wulkanów w parku (Osorno, Puntiagudo-Cordón Cenizos and La Viguería) są dostępne w programie Global Volcanism Program of the Smithsonian Institution.
Drugim głównym czynnikiem, który ukształtował krajobraz, była działalność lodowców w okresie epoki lodowcowej. Olbrzymie lodowce spływające z Tronadora podążały przez dolinę Todos los Santos w kierunku Doliny Środkowochilijskiej. Lodowce usunęły praktycznie wszystkie osady z poprzednich epok. Na odsłoniętych skałach zwiedzający mogą zauważyć rysy pozostawione przez kamienie wleczone przez lodowiec na wygładzonym granitowym podłożu hamującym spływ mas lodu.
Wulkany były aktywne w końcowej fazie epoki lodowcowej. Niektórzy geolodzy zakładają, że jeziora Todos los Santos i Llanquihue tworzyły jeden akwen, który podzielił na dwa jeziora rosnący wulkan Osorno. Od tego czasu poziom jeziora Todos los Santos wzrastał z powodu sukcesywnych wypływów lawy z Osorno, blokujących odpływ wód. Na wodospadach Petrohué można zaobserwować, jak rzeka płynie przez jeden z takich, tarasujących przepływ wody, potoków lawy andezytowej. Stromy, lewy brzeg rzeki zbudowany jest z granodiorytu. Wulkany tego typu wyrzucają duże ilości luźnego popiołu, który po opadnięciu przybiera kształt stożka.