O Complexo Vulcânico do Fogo corresponde a um estratovulcão, localizado na zona central da ilha de São Miguel inserindo-se na unidade geomorfológica do Vulcão da Serra de Água de Pau, que ocupa uma área de, aproximadamente, 150 km2 e atinge uma altitude de 947 m.
Este vulcão apresenta uma morfologia complexa no topo devido à acção da erosão, à tectónica normal e às estruturas de colapso aí existentes. Esta região é truncada no topo por uma depressão ocupada parcialmente pela Lagoa do Fogo.
No flanco Norte do vulcão encontram-se alinhamentos de cones de escórias e cursos de água, os quais materializam as principais estruturas tectónicas deste flanco, com direcções dominantes NW-SE e NNW-SSE.
A direcção NNW-SSE delimita uma importante estrutura tectónica distensiva, o designado graben da Ribeira Grande, no qual se verifica um colapso na ordem dos 650 m.
No flanco Sul do vulcão, e para além dos sistemas de falhas acima referidos, encontram-se, igualmente, estruturas com direcções N-S. Um sistema de fracturas mais profundo, de direcção E-W, está igualmente presente neste flanco, provavelmente com origem ao nível da crosta oceânica.
O edifício principal do vulcão resultou da acumulação de escoadas lávicas, domos e depósitos piroclásticos, na sua maioria de natureza traquítica. Nos últimos 4 000 anos a actividade foi essencialmente explosiva, especialmente focalizada no interior da caldeira, que deu origem à acumulação de depósitos de pedra-pomes de queda, escoadas piroclásticas, surges e mudflows. Esta actividade intracaldeira foi intercalada por eventos mais efusivos, ou menos explosivos, que tiveram lugar em centros eruptivos localizados nos flancos do aparelho vulcânico principal.
Nos últimos 15 000 anos ocorreram cerca de 20 erupções, as mais recentes das quais, no topo do vulcão central ocorreram nos anos de 1563 e 1564, e pertencem a um
grupo de sete eventos explosivos, de natureza traquítica, que tiveram lugar nos últimos 5000 anos.
Concomitantemente, erupções de carácter mais básico ocorreram nos flancos do vulcão, das quais se salienta o episódio histórico ocorrido no ano de 1563, no Pico do Sapateiro.