Elliðavatn er á norðausturenda sprungusvæðis í Trölladyngjukerfinu og rekja má aldur þess til síðasta hlýskeðs ísaldar.  Það er í sama flokki og Þingvallavatn og Mývatn.  Þessi stöðuvötn eru á hraunsvæðum og hraunrennsli hefur breytt útliti þeirra allra.  Umhvefis þau eru mikil lindasvæði, sem valda því, að úrrrennsli þeirra eru mun vatnsmeiri en aðrennsli á yfirborði.  Á botni þeirra allra eru þykk lög kísilgúrs og þau eru öll miðlunarlón fyrir vatnsvirkjanir.  Þau eru einnig öll í sigdældum sprungusvæða.  Efstu, stöðugu upptök Elliðaánna eru við Selvatn og í Lækjarbotnum við Nátthagavatn.

Ár og lækir, sem renna í Elliðavatn eru Bugða, Suðurá um Helluvatn, lækur úr Kirkjuhólmatjörn og Myllulækur úr Myllulækjartjörn.  Suðurá rann fyrrum gegnum Hrauntúnstjörn en var beint fram hjá henni.  Meðalrennsli Elliðaánna er 5½ teningsmetri á sekúndu en minnsta rennsli getur farið niður fyrir 1 m³/sek.  Árnar geta vaxið stórum eins og gerðist í febrúar 1968, þegar það var áætlað allt að 220 m³/sek eftir að skarð myndaðist í Elliðavatnsstífluna.  Í febrúar 1982 urðu tvö stórflóð í ánum, sem voru í rauninni stærri en 1968, ef stíflubresturinn er ekki talinn með.

Elliðavatn skilar mun minna vatnsmagni til sjávar en úrkoman á svæði þess gefur til kynna, því að mikið magn þess hverfur í jörð, rennur undir Húsfellsbruna og birtist líklega í lindum við sjó á svæðinu milli Hvaleyrarholts og Straums

Elliðaárvirkjun var vígð árið 1921.  Þremur árum síðar var hafizt handa við gerð miðlunarstíflu uppi við Elliðavatn.  Henni var lokið 1926 og við þessar framkvæmdir fór Elliðavatnsengi ofan núverandi stíflu undir vatn.  Fram að þeim tíma rann Bugða um engjarnar og sameinaðist Dimmu, sem var afrennsli Elliðavatns, sem var þá helmingi minna en það er nú.  Neðan ármóta þessara þveggja áa fékk áin nafnið Elliðaár.  Hvarf Elliðavatnsengis olli miklum breytingum í fuglalífi við vatnið.

Hólmsá, sem heitir Bugða síðasta spölinn, rennur í það auk Suðurár úr Silungapolli. Tanginn Þingnes, sem er að hluta í kafi eftir að stíflan var gerð fyrir 1924-26. Þar fundust rústir, sem staðfesta líklega, að Kjalarnesþing hafi verið háð þar um hríð a.m.k. Þar var stofnun Alþingis líklega undirbúin. Jónas Hallgrímsson rannsakaði rústirnar og þjóðminjasafn árið 1981. Benedikt Sveinsson eignaðist jörðina árið 1815 og Einar Ben. fæddist þar 1864. Fyrsta vísan hans er sögð hafa orðið til þar þegar hann var 7-9ára og orti um vinnumann:

Jósep er og hundur hans
 hungraðir að vana,
 seggur þessi sunnanlands
 segist kominn að bana.

Síðan gekk jörðin kaupum og sölum og árin 1923-28 eignaðist Rafveita Reykjavíkur vatnið og byggði miðlunarstíflu, sem hækkaði vatnsborðið verulega. Búskap var brátt hætt á Elliðavatni og Skógræktarfél. Rvk. fékk jörðina 1963, einkum vegna umsjár Heiðmerkur, en verulegur hluti hennar er í landi jarðarinnar.  .  Þingnes er talinn einn merkasti sögustaður í nágrenni Reykjavíkur, jafnvel á landsvísu og margir aðrir en Jónas Hallgrímsson hafa rannsakað staðinn.  Þingstaðurinn var ekki á sjálfu nesinu, sem skagar út í vatnið, heldur í hallanum ofan þess og þar hafa fornleifarannsóknir farið fram með góðum árangri.

Brautryðjandinn Skúli Magnússon kom upp Innréttingunum í Reykjavík upp úr 1750.  Hann þurfti að tryggja næga ull til vinnslu, bæði af íslenzku fé og erlendu til blöndunar.  Elliðavatn varð fyrir valinu sem sauðfjárbú fyrir Innréttingarnar vegna beitarinnar í skóglendi Heiðmerkur og nágrennis.  Hrútar af enskum stofni voru fluttir inn til kynbóta og sænskur baron, Hastfer að nafni, var fenginn til að stýra þeim fyrsta kastið.  Það er ekki ljóst, hvers vegna þessar kynbótatilraunir voru fluttar að Helliskoti, skammt frá Elliðavatni 1757.

Þar var reist stórt fjárhús og „mikil stofa”, þótt þessara mannvirkja sjái ekki lengur stað.  Fjárhúsið var sagt vera vandaðra en flestar kirkjur landsins og afþiljað.  Þetta afburðafjárhús dugði ekki til þess að bægja óláninu frá.  Veiki komu upp í fénu, fjárkláðinn, sem breiddist óðfluga út og olli gífurlegum búsifjum.  Á árunum milli 1760 og 1770 hrapaði sauðfjáreign landsmanna úr 360.000 í 140.000.  Þetta var vafalaust mesta efnahagsáfall, sem Íslendingar hafa orðið fyrir fyrr og síðar, því að þeir voru svo háðir sauðfjárbúskap á þessum tíma.  Sauðfjárræktinni og kynbótatilraununum lauk með þessu á Elliðavatni.  Búið var formlega lagt niður 1764.