Zwischen Schangnau und Eggiwil ist die Emmeschlucht bis zu 150 m tief und an der engsten Stelle gerade mal 1,5 m breit. Grobkörnige Nagelfluh der mittelländischen Molasse bildet die steilen Flanken. Entstanden ist die Emmeschlucht durch das Schmelzwasser des letzteiszeitlichen Emmegletschers, das unter hohem hydrostatischem Druck stand. Zusätzlich wirkten die mitgeführten Materialien wie Gerölle und Sand wie Schleifmittel und führten zu verstärkter Erosion. Die Schlucht ist vermutlich in der Phase des letzteiszeitlichen Gletschermaximums um 22’000–19'000 Jahre vor heute im Bereich einer tektonischen Schwächezone angelegt worden. In der ausgehenden letzten Eiszeit vor ca. 14'000 Jahren verstopfte die Emmeschlucht zwischenzeitlich. In der Folge wurde die Emme gestaut und es bildete sich ein See mit einer Seespiegelhöhe von ungefähr 940 m.ü.M. (siehe Karte). Dieser See wurde teilweise mit Schutt und Seeton gefüllt. Doch noch bevor der See komplett verlandete, wurde der Stauriegel von der Emme durchbrochen. Sehr viel später, zu Beginn des 20. Jahrhunderts, war ein ähnlicher See – wenn auch ein künstlicher – erneut ein Thema. Zur Energiegewinnung sollte die Emme eingangs der Schlucht gestaut werden. Dieser künstliche «Schangnauersee» kam aber nicht über das Stadium der Planung hinaus.

Die Naturbrücke beim Räbloch entstand durch das Abgleiten eines Nagelfluhpakets an einer Bruchfläche, das sich in der Schlucht verkeilte. An dieser engen Stelle kann es immer wieder zu einer Verklausung (Verstopfung) kommen. So auch im Nachgang zum Jahrhunderthochwasser von 2014. In den folgenden sechs Jahren sammelten sich knapp 2000 m³ Schwemmgut an. Um einer Aufstauung der Emme mit einer möglichen Flutwelle flussabwärts entgegenzuwirken, wurde der Schutthaufen 2020 in einer aufwändigen Räumungsaktion abgetragen. Einige Installationsvorrichtungen (10–15 cm aus der Wand ragende Anker für den Schienenkran) zeugen noch heute von den Arbeiten und wurden für künftige Räumungen in den Felswänden belassen.