Pyhäjärvi on vain osa muinoin alueella sijainneesta suuremmasta järvestä. Kun [[Jääkausi|jääkauden]] jälkeen alueen korkeimmat kohdat kohosivat [[Maankohoaminen|maankohoamisen]] seurauksena [[Yoldiameri|Yoldiamerestä]]. Maatumien suuretessa, kuroutuimuuttui Yoldiameri makeaksi ja Itämeren tätä vaihetta nimitetään [[Ancylusjärvi|Ancylusjärveksi]]. Ancylusjärven luoteesta työntyneestä pitkästä merenlahdestalahdesta kuroutui irti suuri järvi yli 9 800 vuotta sitten. Järvi, joka sijaitsi Pyhäjärven ja Kuivajärven ympäristössä, oli matala ja melko tasapohjainen. Järven savipohjalle alkoi 10 500−9 400 vuotta sitten kertyä liejua, johon levittäytyi rehevä [[Luhta|luhtamainen]] suokasvillisuus. Suot alkoivat tämän jälkeen kasvaa myös [[Turve|turvetta]]. Alueen vanhin turvekerrostuma on löydetty [[Torronsuo|Torronsuosta]] ja sen ikä on 10 400 vuotta. Turvesuo laajeni tuhansien vuosien aikana ja samalla järven vedenpinta aleni Pyhäjärven [[luusua|luusuan]] kulumisen vuoksi. Laaja järvi pieneni [[Mesoliittinen kausi|mesoliittisella]] kaudella ja siitä kuroutui erilleen pienempiä järvialtaita kuten esimerkiksi Pyhäjärvi, Kuivajärvi, Talpianjärvi ja Kalliojärvi.<ref name=out/><ref name=mt/>
