타워 폭포 옆의 바살트 기둥; 대규모의 바살트와 다른 용암의 흐름이 초고열 화산재의 초대형 폭발에 앞선다

옐로스톤은 스네이크 강 평원의 북동쪽 끝에 있다. 이 강은 아이다호 주의 보이지로부터 640 km를 서쪽으로 뻗은 산맥을 지나는 거대한 U자형이다. 이러한 형태는 북아메리카 판이 지각판의 움직임에 의해서지난 1,700만년동안 지구 맨틀의 고정된 뜨거운 지역(hotspot)을 가로질러 움직임에 따라서 생성된 것이다. 현재의 옐로스톤 국립공원의 지형은 지구의 지각 아래의 이러한 뜨거운 지역의 가장 최근의 발현(manifestation)인 것이다.[1]

 옐로스톤은 4개의 중첩되는 칼데라위에 형성되어 있다 (US NPS)

옐로스톤 칼데라는 북미 최대의 화산계이다. 이것이 “슈퍼화산(supervolcano)”이라고 이름진 까닭은 칼데라가 천지개벽 수준의 폭발적 분화에 의해서 형성되었기 때문이다. 옐로스톤 밑에 있는 마그마의 방은 길이 약 60 km, 넓이 29 km, 그리고 5~7 km 깊이의 연결된 하나의 방으로 추정되고 있다.[2] 현재의 칼데라는 약 64만년전에 일어난 어마어마한 화산폭발로 형성된 것이다. 그 폭발은 1,000  km3 이상의 화산재, 돌, 화산물질(pyroclastic material)을 분출했다.[3] 이 폭발은 1980년 세인트헬렌 화산의 폭발보다 1,000배이상 큰 것이다.[4] 이 폭발은 깊이가 거의 1 km 이고 면적은 72x45 km의 칼데라를 만들었고 라바크릭(Lava Creek Tuff)라는 화산분출물이 녹아 굳은 지질대를 형성했다. 210만년전에 일어난 알려진 가장 격렬한 폭발은 약 2,450  km3의 화산물질을 분출했으며 허클베리 리지(Huckleberry Ridge Tuff)라는 응회암(凝灰岩) 지대를 만들었고 아일랜드 파크 칼데라 (Island Park Caldera)를 만들었다.[5] 1.3백만년전의 한 작은 분출은 67 cubic miles (280 km3) 물질을 뿜어내며 헨리 포크 칼데라를 만들었으며 메사 폴즈 지대를 형성했다.[4]

세번의 폭발때마다 화산재는 북미대륙의 중앙부의 대부분을 덮었고 수백 마일까지 날아갔다. 이러한 양의 재와 가스 섹의 기후에 심각한 영향을 주었을 것이며 아마도 주로 북미대륙에서 어떤 종들의 멸종을 가져왔을 것이다.[6]

그 이후에 약 16만년 전 칼데라가 형성되는 폭발이 있었다. 그것은 옐로스톤 호수의 웨스트 썸 (West Thumb) 을 형성하고 있다. 이 마지막 대형폭발이후 64만년과 7만년전 사이에 작은 분출들이 있었고, 80개 이상의 다른 유문암 들이 옐로스톤의 칼데라를 메웠다. 그런 유문암들은 옵시디안 절벽(Obsidian Cliffs)와 쉽이터 절벽(Sheepeater Cliff)의 바살트(Basalt) 용암에서 볼 수 있다. 용암층은 옐로스톤강이 고대의 용암이 흐른 곳을 계속 깍아내고 있는 옐로스톤의 그랜드캐년에서 가장 쉽게 볼 수 있다. 이 계곡은 대표적인 V자 계곡으로, 빙하에 의해서 깍인 것이 아닌 강에 의한 침식의 증거를 보여주고 있다.[5]

각각의 폭발은 폭발 주기의 일부분이다. 이 주기의 클라이맥스는 화산의 부분적으로 비워진 마그마 방의 지붕이 부분적으로 무너져 내리는 것이다. 이것이 칼데라라고 불리는 쑥 들어간 형태를 이루는 것이고 보통 칼데라 원형상의 둘레의 구멍들을 통해서 엄청난 양의 화산 불질을 뿜어내는 것이다.[7]