Der Eichener See liegt in einer Karstwanne (Doline) im Muschelkalk des Dinkelberges, die sich nach längeren Niederschlägen mit Wasser füllt und keinen oberirdischen Abfluss hat. Der See wird bis zu 3 m tief. Im Gegensatz zu normalen Seen, die einen konstanten Pegel haben, hat der Eichener See keine Uferzone, so dass das Gras bis ins Wasser geht.
Der Eichener See liegt auf ca. 465 m über NN. Sein Wasser fliesst Färbeversuchen zufolge vor allem in Richtung Rhein, der bei Schwörstadt auf 290 m über NN fliesst. Das ergibt einen Höhenunterschied von 175 m über eine Distanz von ca. 6 km. Dem geringen Gefälle entsprechend fliesst das Wasser recht langsam.
In Karstgebieten ist es üblich, dass das Wasser unterirdisch abfliesst und oberirdisch kein Abfluss existiert. Selten ist es jedoch, dass sich das Wasser bei Hochwasser bis zur Oberfläche zurückstaut und dann einen See bildet. Beim Eichener See sind die Karsthohlräume eher flach angelegt und ziehen wenig in die Tiefe. Der Muschelkalk wird häufig durch Schichten aus Mergel oder Ton unterbrochen, die die Korrosion und die Hohlraumbildung behindern. Ton und Mergel behindern die Korrosion nicht nur dadurch, dass sie einen geringeren Kalkgehalt als reiner Kalk haben, sondern auch dadurch, dass sich die tonigen Lösungsrückstände am Grund ablagern und den Kontakt des Wassers mit dem kalkigen Untergrund begrenzen. Gerade vor Engstellen können sich mächtige Tonablagerungen bilden (siehe Abschnitt Höhlen und Wasser), die den Abfluss reduzieren oder ganz verstopfen. Die Seebildung wird dadurch begünstigt.
Ein empfehlenswerter Artikel zum Eichener See: R. Fischbeck, R. Hüttner, W. Käss (2016) Ber. Naturf. Ges. Freiburg 106: 69.