Søndersø ligger i den sydlige af de to markante øst-vestgående tunneldale, som karakteriserer landskabet på Furesøegnen. Tunneldalene er dannet af smeltevand under indlandsisen i istiderne. Da isen endelig for mange tusinde år siden smeltede, lå der store mængder dødis i tunneldalen, og da også dødisen var smeltet var Søndersø der. I dag er Søndersøs dybde 7,8 meter. Søens vandspejl ligger 12,5 meter over havets overflade. Man kan gå en 6 kilometer lang tur rundt om søen på omkring 1½ time. 

I middelalderen eller i den katolske tid var det meget vigtigt, at kunne få og spise fisk i fastetiden. Roskildebispen ejede fiskeretten gennem størstedelen af middelalderen i de store søer på Furesøegnen. Dette gjaldt også retten til at fiske i Søndersø. Med Reformationen 1536 overtog kongen fiskeretten i egnens store søer. De kongelige fiskemestre skulle herefter sørge for at fremme fiskeriet i søer og vandløb, og at der blev leveret ”god og rigelig fisk til kongens køkken”. Det var ikke småting der skulle skaffes. Den kongelige fiskemester i Københavns len skulle i 1653 levere 44.000 pund fisk årligt til hoffet.

Efter land- og skovbrugsreformerne sidst i 1700- tallet blev Søndersø privatejendom. Da Danmark tabte krigen i 1864 forsøgte man flere steder i landet at udtørre store søer for at opnå nyt agerland. Det lykkedes for eksempel med Søborg sø i Nordsjælland. En entreprenør forsøgte at tørlægge Søndersø, men det lykkedes ikke. Tilstrømningen af grundvand til søen var alt for stor til at pumperne kunne følge med. Entreprenøren tilbød derfor 1870 Københavns Kommune at købe søen til vandforsyning. I 1873 kunne man efter lange forhandlinger underskrive et skøde.