Como el resto de las Islas Canarias, La Palma tiene su origen en las numerosas erupciones volcánicas ocurridas en el fondo oceánico. La Caldera de Taburiente constituye el mayor accidente geográfico de la isla. Es una impresionante depresión que supera los 1.000 m de altura y tiene un diámetro de 8 km. Se sitúa en la parte norte de la isla y se abre hacia el suroeste a través del Barranco de Las Angustias. En una de sus cumbres se sitúa el punto más alto de la isla, el Roque de Los Muchachos, que alcanza los 2.426 m.s.n.m.

El parque nacional presenta formaciones geológicas de elevado interés, donde afloran las lavas antiguas del complejo basal y las series más modernas de las paredes verticales. El material que domina en el parque es el basalto, de color oscuro y con presencia de minerales cristalizados como olivino y piroxeno. Los grandes desniveles y paredones rocosos, la presencia de numerosos diques, roques, crestas y barrancos, las diferentes coladas, la gran depresión de La Caldera y la existencia de multitud de cascadas de agua, han propiciado gran cantidad de estudios científicos debido al interés que despiertan estos valores naturales.

Durante los últimos 150.000 años la actividad volcánica se ha trasladado al sector meridional de la isla, debido a la migración hacia el sur del foco magmático. La última erupción volcánica fue la del Volcán Teneguía y tuvo lugar en 1971.

A lo largo de la historia se han formulado diferentes teorías sobre el origen de La Caldera. En el siglo XIX se postuló la hipótesis del levantamiento, en base a la cual la formación se debió al empuje ejercido por el magma en profundidad sobre coladas anteriores y un posterior desplome. En el siglo XX, en la década de los 80, se elaboró una teoría basada en periodos de actividad intercalados con erosiones y desprendimientos. Finalmente, en los años 90 se postula la formación de La Caldera mediante deslizamientos gigantes.