Les v rezervaci Voděradské bučiny je využíván už stovky let, písemné zprávy se zmiňují o bukových a jedlových lesích a také o dnes už zaniklých vsích.
Geologickým podkladem jsou hlubinné vyvřeliny středočeského plutonu – hrubozrnná říčanská žula, kterou proniká na několika místech jemnozrnná žula, označovaná jako jevanský typ. Žula se rozpadá do bloků. Je to způsobeno rozpukáním horniny. Změny teploty, větrná eroze, voda, která semění při zmrznutí v led, a kořeny rostlin postupně rozšiřují trhliny, až se blok uvolní. Na plošinách a mírných svazích vznikají kamenná moře.
Během ledových dob zde byla průměrná roční teplota minus 20 stupňů Celsia. Léto trvalo jen krátce, většina vody byla vázána ve formě ledu a sněhu, spodní prameny chyběly. Nezasahoval sem však kontinentální ledovec ani se nevytvořily malé místní ledovce. Přesto tu vznikly podobné tvary, jaké vznikají ledovcovou činností. Jsou nepravé, tudíž pseudoledovcové. V území s touto nadmořskou výškou je to ojedinělý jev – něco takového bychom očekávali spíše v horských oblastech. Pseudokar je kotlina uzavřená obloukovitou strmou stěnou. Vznikl ve sníženině, ve které se ukládaly závěje sněhu. Sníh zledovatěl, do puklin v hornině zatékala voda a opakovaným mrznutím se odlamovaly kusy hornin, které se posunovaly po svahu dolů.
Dnes je původní strmá stěna obvykle částečně překryta nánosy písku a hlíny a je méně nápadná. Tam, kde bylo pod pseudokary vlhko a navátá sprašová hlína, vznikly pseudomorény (varpy). Na podložní věčně zmrzlé půdě klouzaly po svahu dolů balvany. Do pohybu je uvádělo opětovné mrznutí vody. Proudy balvanů jsou zde i stovky metrů dlouhé a až dva metry mocné. Příroda napodobuje výsledky činnosti ledovce i útvary, které připomínají čelní morény. Proud je přerušen a kameny navršeny na sebe. Tyto útvary nejspíš vznikly při přerušení půdotoku vlivem změněných klimatických podmínek. Na velmi chladné prostředí v minulosti je tu i další památka – drobní živočichové žijící v půdě. Byla mezi nimi zjištěna řada druhů, které jsou známy ze severní Evropy.
Buk lesní je náš nejběžnější listnatý strom. Dobře prospívá v středoevropském klimatu, tam, kde má optimální podmínky, vytváří čisté bučiny. Dříve to však bylo jiné – buk reagoval na klimatické změny, ustupoval a zas se vracel.
V poslední poledové době se buk u nás objevil poměrně pozdě, přibližně před 9000 lety, ale opět zmizel. Vysvětluje se to nejčastěji tím, že v době klimatického optima, kdy byla vyšší teplota než dnes, podlehl konkurenci jiných druhů. Prudké rozšíření buku nastalo až před 6000 lety.
Refugia,místa, kde se buku podařilo chladná období přežít, jsou v centrální Itálii, jihovýchodní Francii, Slovinsku, na Balkánu a na severu Pyrenejského poloostrova. Uvažuje se dokonce i o jižní Moravě. Do těchto míst buk ustoupil vícekrát.
Původní skladba dřevin na území Voděradských bučin byla poněkud jiná, než je dnes. Velmi rozšířená byla jedle bělokorá – tvořila 40 % porostu. O něco méně bylo buků – 35 %, jen kolem 5 % patřilo dubům a smrkům. Zbytek připadá na borovice, javory, habry a ostatní dřeviny.
Dnes jsou zde lesní porosty evidovány a sledovány lesnickou fakultou v Praze jako trvalé pokusné plochy. Na některých místech se neprovádějí žádné zásahy, příroda je ponechána sama sobě. Veškerá současná výsadba je pouze místního původu a hospodaření v lese je přizpůsobeno ochranářským cílům.
