呼伦湖随着构造运动和气候的变迁，其范围曾不止一次的扩大与缩小。当湖面缩小时成为完全的内陆洼地或者不连续的小湖泊；当湖面扩大时，它就成为一个吞吐性湖泊，入湖河流有蒙古国流入的克鲁伦河和从南面中蒙边境上贝尔湖流入的乌尔逊河，湖水最终泄入额尔古纳河。