Das Besondere am Cadagnosee ist die ganzjährige permanente Schichtung zweier chemisch ganz verschiedener Wassermassen. Eine Übergangszone mit steilen physikalischen und chemischen Gradienten trennt die beiden Schichten, dies macht den See zu einen einmaligen Ökosystem.

Die obere Schicht ist in Kontakt mit der Atmosphäre und gleicht damit einem normalen Bergsee, welcher durch Oberflächenwasser aus der Schneeschmelze gespeist wird. Im Cadagnosee kommt der Hauptzufluss aus dem Lago di über die Granitfelsen im Norden; dieses Wasser ist arm an Mineralien. 

Die untere Schicht des Sees erhält sauerstofffreies Wasser aus unterirdischen Quellen aus dem Dolomitgestein. Dieses Wasser ist stark mit Mineralsalzen angereichert und enthält die Elemente Kalzium, Magnesium, Schwefel, Phosphor und Stickstoff. Der erhöhte Salzgehalt bewirkt eine höhere Dichte des Wassers, was die untere Schicht stabilisiert und die Durchmischung mit der oberen Schicht verhindert. Dieses Phänomen wird als Meromixis bezeichnet, d.h. die jahreszeitliche Durchmischung findet nur der oberen Schicht statt.

Im Kontaktbereich der beiden Wasserschichten bilden sich steile Gradienten von Sauerstoff (nach unten abnehmend) und reduzierten Verbindungen (z.B. Schwefelwasserstoff, nach oben abnehmend). Diese Grenzschicht wird als Chemokline bezeichnet. Da noch etwas Sonnenlicht diese Zone erreicht, finden wir hier in ca. 12 m Tiefe die besonderen Voraussetzungen für die massive Entwicklung von anaeroben phototrophen Bakterien (z.B. Chromatium okenii), was das Ausmass der Primärproduktion im See deutlich vergrössert.