Bis zum Beginn des 19. Jahrhunderts konnte sich der Rhein noch in natürlicher Dynamik verändern. Das bedeutet, dass er seinen Lauf immer wieder verlagert hat, wodurch Altrheinarme und Hochwasserrinnen entstanden. Millinger Meer, Hurler Meer, Empeler Meer und der Bienener Altrhein sind aus solchen Verlagerungen des Rheins hervorgegangen. Der Bienener Altrhein ist im 14. Jahrhundert entstanden und wurde Anfang des 16. Jahrhunderts vom sich inzwischen wieder weiter entfernten Rheinstrom abgetrennt. Durch die Abtrennung verlandete der ehemals fünf Meter tiefe Altrheinarm und war 1982 stellenweise nur noch weniger als 1 m tief. Um den Altrhein zu erhalten wurde dieser noch im selben Jahr teilweise entschlammt, sodass danach die durchschnittliche Tiefe dort wieder bei 2,50 m lag.

Im Süden schließt der ebenfalls zum Gebiet gehörende Altarm an der „Rosau“ an. Er hat eine etwas andere Entstehungsgeschichte. Dieser Teil war ursprünglich kein dauerhaft wasserführender Altarm, sondern wurde erst durch mehrere Hochwasserereignisse vertieft. Im Unterschied zu den übrigen Altarmen des Gebietes hat er keine abdichtende Schlammschicht, sondern steht mit dem Grundwasser in Verbindung. Deshalb schwanken seine Wasserstände stärker als die des nördlichen Bienener Altrheins.