Η καλδέρα της Νισύρου, ο κεντρικός δηλαδή κρατήρας του ηφαιστείου της, είναι τοπίο ιδιαίτερου γεωλογικού και φυσικού ενδιαφέροντος, το οποίο έχει ενταχθεί και προστατεύεται από το πρόγραμμα της Ευρωπαϊκής Ένωσης «Natura 2000».
Το ηφαίστειο της Νισύρου είναι το νεώτερο ενεργό ηφαίστειο της Ελλάδας, τα παλαιότερα πετρώματά του δεν ξεπερνούν σε ηλικία τις 150.000 χρόνια. Μέχρι 60.000 χρόνια πριν από σήμερα, εκατοντάδες μικρές εκρήξεις οικοδόμησαν ένα κώνο που υψωνόταν 800 μέτρα περίπου πάνω από τη θάλασσα και είχε περίπου την περίμετρο της σημερινής Νισύρου.
Δύο τεράστιες εκρήξεις, 55.000 και 45.000 χρόνια πριν από σήμερα, καταστρέφουν το κεντρικό τμήμα του ηφαιστείου, το οποίο κατακρημνίζεται και δημιουργεί το μεγάλο κεντρικό κρατήρα, την καλδέρα της Νισύρου, με διάμετρο 4 χιλιόμετρα, τον πυθμένα της οποίας επισκέπτεστε σήμερα.Μεταξύ 30.000 και 15.000 χρόνων δημιουργούνται οι μεγάλοι λόφοι από λάβα που γεμίζουν το δυτικό ήμισυ της καλδέρας, με ψηλότερο αυτόν του Πρ. Ηλία (698 μ. ύψος).
Από τότε το ηφαίστειο παραμένει σε ηρεμία.
Το πυρακτωμένο όμως πέτρωμα που βρίσκεται σε βάθος λίγων χιλιομέτρων κάτω από την καλδέρα και τα καυτά αέρια του, θερμαίνουν το θαλασσινό και βρόχινο νερό που κυκλοφορεί στα ρηχότερα πετρώματα και το μετατρέπουν σε υπέρθερμο ρευστό με θερμοκρασίες που πλησιάζουν τους 500 βαθμούς Κελσίου πολύ βαθιά. Αυτό τροφοδοτεί έντονη υδροθερμική δραστηριότητα, δημιουργεί τις διαφυγές θερμών αερίων, τις ατμίδες, αποθέτει ορυκτά του θείου και αλλοιώνει τα πετρώματα γύρω από το χώρο εκδήλωσης αυτής της δράσης. Τα θερμά αέρια αποτελούνται κυρίως από υδρατμούς, περιέχουν όμως και ικανή ποσότητα διοξειδίου του άνθρακα καθώς και υδρόθειου στο οποίο οφείλεται και η αποπνικτική χαρακτηριστική οσμή που επικρατεί στο χώρο.
Κατά διαστήματα, συνήθως στη διάρκεια μεγάλων σεισμικών κρίσεων, το υπέρθερμο ρευστό τινάζει στον αέρα τα πετρώματα που το εμποδίζουν να φτάσει στην επιφάνεια προκαλώντας υδροθερμικές εκρήξεις και δημιουργώντας υδροθερμικούς κρατήρες. Δέκα τέτοιοι κρατήρες διατηρούνται στον πυθμένα της καλδέρας, οι περισσότεροι σε πολύ καλή κατάσταση. Ο Στέφανος, ο κρατήρας που επισκέπτεστε, είναι ο μεγαλύτερος και θεαματικότερος από αυτούς. Με μέγιστη διάμετρο 330 μέτρα είναι από τους θεαματικότερους και μεγαλύτερους υδροθερμικούς κρατήρες στον κόσμο. Η υδροθερμική έκρηξη που τον προκάλεσε ήταν τεράστια και έλαβε χώρα πριν περίπου 6000 χρόνια. Λίγες εκατοντάδες μέτρα δυτικά του Στέφανου, στην περιοχή του Λόφου, υπάρχουν έξι θεαματικοί επίσης κρατήρες. Δύο από αυτούς, το Φλέγεθρο και ο Πολυβώτης, δημιουργήθηκαν το 1873. Ο Μικρός Πολυβώτης είναι το προϊόν της τελευταίας υδροθερμικής έκρηξης της Νισύρου, η οποία έλαβε χώρα το 1887.