Geneza tego obniżenia jest związana z młodymi, przesuwczymi ruchami tektonicznymi, jakie miały i nadal mają miejsce w Karpatach. Obecnie jedna z dominujących teorii powstania tej struktury, mówi że jest to basen sedymentacyjny typu „pull-apart” (patrz rys.). Tego typu basen sedymentacyjny, czyli obniżenie w skorupie ziemskiej stanowiące miejsce tworzenia się większości skał osadowych, otwiera się w miejscu występowania uskoków przesuwczych. Kotlina Orawska została wypełniona młodymi lądowymi osadami wieku neogeńskiego i czwartorzędowego. Nieznaczne różnice w ułożeniu tych osadów w różnych miejscach kotliny świadczą o nierównomiernym pogłębianiu się zbiornika jak również o niewielkich, lokalnych ruchach wypiętrzających. Współcześnie rejestrowane niewielkie wstrząsy sejsmiczne we wschodniej części Kotliny Orawskiej wskazują na to, że proces tworzenia się basenu jeszcze się nie zakończył.
We wsi Stare Bystre, po minięciu szkoły oraz mostka, w płynącym strumieniu znajduje się odsłonięcie neogeńskich utworów rzecznych stanowiących wypełnienie Kotliny Orawskiej. Ich obecność świadczy o początkowym obniżaniu się tego terenu, co spowodowało depozycje grubej warstwy osadów. Z kolei dzisiejsze położenie dna koryta strumienia sugeruje późniejsze ruchy wynoszące – strumień „wciął” się w osady neogeńskie, co świadczy o obniżeniu bazy erozyjnej, a więc również o wypiętrzaniu.
Dodatkowo, warto zauważyć, że część otoczaków tkwiących w odsłonięciu jest spękana w uporządkowany sposób (fot). Najprawdopodobniej jest to skutek niewielkiego trzęsienia ziemi, jakie miało miejsce w tym rejonie. Podczas trzęsienia doszło do powstania fali sejsmicznej, która przechodząc przez skały spowodowała ich zniszczenie. Możliwe również, że przynajmniej część spękań powstało na wskutek pojawienia się młodych uskoków przecinających te utwory.