Έως και πριν μία δεκαετία περίπου θεωρείτο ότι οι λίμνες αυτές είχαν ηφαιστειογενή προέλευση. Τότε, οι ερευνητές Ευάγγελος Λάγιος (καθηγητής Γεωλογίας και Γεωπεριβάλλοντος στο Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών) και Dietrich Volker (καθηγητής στο Ινστιτούτο Ορυκτολογίας και Πετρογραφίας του Πολυτεχνείου της Ζυρίχης) μετά από εμπεριστατωμένη μελέτη με γεωφυσικές έρευνες και ανάλυση των δειγμάτων στο εργαστήριο, ανακάλυψαν την αλήθεια για τις λίμνες Ζερέλια.
Οι κρατήρες τους δημιουργήθηκαν από πρόσκρουση μετεωρίτη στη Γη. Η πρόσκρουση αποδίδεται χρονολογικά στην εποχή του Ολόκαινου και συγκεκριμένα, εκτιμάται ότι έλαβε χώρα πριν από 12.500 έως 8.000 χρόνια. «Κλειδί» για να καταλήξουν σε αυτό το συμπέρασμα ήταν η εύρεση πετρωμάτων που δεν θα βρίσκονταν εκεί αν οι λίμνες ήταν ηφαιστειογενείς.
Πέρα από το αρχαιολογικό ενδιαφέρον και την μετεωριτική τους προέλευση, αποτελούν φιλόξενο περιβάλλον για πολλά είδη πτηνών όπως οι λευκοί πελαργοί, οι πρασινοκέφαλες πάπιες και οι νερόκοτες.
Η μεγαλύτερη λίμνη, που βρίσκεται στα δυτικά, καλύπτει επιφάνεια 42 στρεμμάτων, έχει διάμετρο 250 μέτρων και βάθος περίπου 8 μέτρων. Η μικρότερη λίμνη, σε απόσταση 200 μέτρων, καλύπτει επιφάνεια 25 στρεμμάτων, έχει διάμετρο 150 μέτρων και βάθος περίπου 6 μέτρα.
Σύμφωνα με τον αρχαιολόγο Δημήτρη Θεοχάρη, σε μια από τις δυο λίμνες βρίσκεται ο ναός της Αθηνάς Ιτώνιδος και εμφανίζεται μόνο όταν η στάθμη της λίμνης πέφτει, γεγονός που ο επικεφαλής της πρώτης ανασκαφής Reinders αμφισβητεί.
H ευρύτερη περιοχή έχει προκαλέσει το ενδιαφέρον και των αρχαιολόγων. O γειτονικός λόφος Μαγούλα Ζερέλια ανασκάφηκε στις αρχές του 20ου αιώνα από τον Ολλανδό C.W.Vollgraff, ο οπoίος μάταια αναζήτησε εκεί τον ναό της Ιτώνιδος Αθηνάς. Λίγο αργότερα, οι Βρετανοί αρχαιολόγοι A.J.B.Wace και M.S.Thompson ανέσκαψαν συστηματικά την τοποθεσία και εντόπισαν οικισμό, βρίσκοντας ίχνη κατοίκησης μέχρι τον 4ο αι. μ.Χ.
Το 1992, η Ολλανδική Αρχαιολογική Σχολή υπό τον καθηγητή Η.Reinder Reinders, διεξήγαγε επιφανειακή έρευνα κατά την οποία εντοπίστηκαν κεραμικά θραύσματα της εποχής του Χαλκού, καθώς και λίγα βυζαντινά του 12ου αι. μ.Χ. Τελικά, η έρευνα αυτή επιβεβαίωσε τα συμπεράσματα των Wace, Thompson και Volgraff.
Κατά την Τουρκοκρατία, πιθανολογείται πως στη Μαγούλα Ζερέλια βρισκόταν το τουρκικό χωριό Ικίζ Γκιολ (Δίδυμες Λίμνες).
Πρόκειται για τις μοναδικές λίμνες που δημιουργήθηκαν από πτώση μετεωριτών στην Ελλάδα. Παγκοσμίως, υπάρχουν 178 τέτοιες λίμνες, εκ των οποίων οι 40 βρίσκονται στην Ευρώπη.