Vor etwa 11.000 Jahren bildete die Weser im Bereich des heutigen Moores einen Rinnensee. Die Weser wurde damals durch Gletscher daran gehindert, wie heute einen nördlichen Verlauf zu nehmen, und verlief nördlich des Wiehengebirges in westlicher Richtung. Als die Gletscher abschmolzen und die Weser wieder nordwärts floss, verlandete der Rinnensee und wurde ein Moor, das sich über 20 Kilometer nördlich des Wiehengebirges parallel zu diesem Gebirge hinzog. Die maximale Breite dieses „Urmoores“ betrug damals noch drei Kilometer. Zunächst entwickelte sich ein Niedermoor, dann aber nach und nach ein Hochmoor, dessen Reste heute als Großes Torfmoor bezeichnet werden.
Bis in die 1950er Jahre wurde das Moor entwässert. Intensiv begann die Entwässerung zu Beginn des 20. Jahrhunderts. Die zahlreichen und fischreichen Gewässer auf dem Moor wurden in die Flöthe, später auch in die Bastau entwässert. Die heutigen Moorseen sind nur ein kleiner Rest dieser ursprünglichen Seen und überwiegend Reste des Torfabbaus, also keine natürlichen Seen. Vor der Entwässerung besaß das Moor eine Mächtigkeit von 9 bis zwölf Metern. Auch wurden zahlreiche Flächen in extensiv nutzbare Heideflächen umgeformt. Im Moor wurde wohl vom 17. Jahrhundert bis zur Mitte des 20. Jahrhunderts Torf gestochen. Die Torfe wurden als Brennmaterial oder als Baumaterial zur Ausfachung der Fachwerkhäuser genutzt. Später wurde der Abstich auch als Bademoor für die Kurorte der Umgebung, z. B. Bad Oeynhausen genutzt. Zeugnis dafür sind zahlreiche Teiche; das größte stehende Gewässer ist ein namenloser See von 9 ha Größe, alle anderen Teiche sind kleiner als 1 ha. Infolge der Ausweisung des Naturschutzgebietes wurden viele Drainagekanäle abgedichtet, Stauwerke eingezogen und die atypischen Gehölze gefällt, da diese im jetzt wieder deutlich feuchteren Hochmoor abgestorben wären. Im Gegenzug wurden aber typische Bruchwaldbäume wie Erlen aufgeforstet.
