同心天池历经多次火山喷发形成：第一次为约1.4亿年前中生代晚侏罗世布里尼式喷发，形成直径约2公里的破火口；第二次为第四纪晚更新世时期的射汽-岩浆爆发（玛珥式喷发），形成含有大量水蒸汽、火山灰、火山砂砾等碎屑物的火山基浪，爆破式火山作用结束后，大量溢出的玄武岩流涌至南侧山坡及绰尔河河谷。湖面状若心型，面积180公顷，水深2-3米，有一溪补入、一溪溢出。东南侧有两处泉眼，水温常年保持在14℃左右，使整个天池雾气氤氲、犹如仙境。如今，柴河・月亮小镇与同心天池浑然一体、相映成趣，故又称天池小镇。