Taman Nasional Kelimutu meliputi tiga gunung yaitu Gunung Kelimutu (1640 mdpl), Gunung Kelido (1641 m dpl) dan Gunung Kelibara 1630 m dpl). Ketiga gunung ini muncul dan bertumbuh karena aktivitas vulkanik. Ketiganya bertumbuh dalam kawasan kaldera Sokoria (Mutubusa) sehingga ketiganya membangun satu kesatuan kompleks yang saling terhubungkan, kecuali Gunung Kelibara yang terpisah oleh lembah dari kaldera Sokoria. Dari ketiga gunung api itu, Gunung Kelimutu merupakan kerucut tertua dan masih terus memperlihatkan aktivitas vulkaniknya hingga saat ini, yang merupakan kelanjutan dari aktivitas vulkanik dari gunung api tua Sokoria.

Gunung Kelimutu dibentuk oleh bebatuan Piroklastika (yang mengandung bom, lapili, scoria, pasir, abu, awan panas dan lahar) dan lelehan lava. Permukaan lerengnya berkembang ke arah Timur, Tenggara dan Barat Daya dengan topografi kasar hingga sedang dan dibangun oleh aliran Piroklastika dan lahar serta lelehan lava Andesit. Sementara itu, penyebaran lereng Selatan berelief sedang, dibangun oleh aktivitas gunung Kelimutu muda namun terhalang oleh Gunung Kelibara. Lereng Barat dan Utara memperlihatkan morfologi relief kasar.