Сарезское озеро относится к так называемым завальным, или подпрудным, озёрам, возникшим в результате катастрофического перекрытия русла реки Бартанг (Усойским завалом). Завал образовался 18 февраля 1911 года примерно в 23 часа 15 минут по Ташкентскому времени после сильного землетрясения (9 баллов), когда река Мургаб была запружена в результате сильного оползня на фронте около 4,5 км, похоронившего кишлак Усой и упёршегося в противоположный борт долины. При этом горные породы образовали естественную плотину высотой 567 м.

Наименее высокой частью завала является северная, сложенная из обломков доломитов, гипса и мраморов. Часть завала представляет собой гряду, вытянутую с северо-востока на юго-запад и сложенную из кремнистых и глинистых сланцев. Западная часть состоит из мелкого обломочного материала.