Die Osterseen entstanden vor rund 17.000 Jahren als Toteisseen: Eisblöcke des zurückweichenden Isar-Loisach-Gletschers wurden vom Sediment eingeschlossen, schmolzen erst später und hinterließen die kesselförmigen Mulden, die sich mit Grundwasser füllten.

Zur Kette gehören 20 größere Einzelseen auf zusammen rund 225 Hektar, dazu etwa 15 unbenannte kleinere. Ursprünglich waren die Seen nährstoffarm und glasklar, mit über zehn Metern Sichtweite — der Lustsee ist bis heute nahezu im Ursprungszustand, die südlicheren Seen zeigen dagegen Nährstoffeinträge aus der Landwirtschaft. Naturschutzgebiet seit 1981, Landschaftsschutzgebiet schon seit 1955.