Η γεωλογική, πετρολογική και τεκτονική μελέτη του ηφαιστείου της Νισύρου έδειξε ότι έχουν λάβει χώρα τέσσερις διαδοχικές εκχύσεις λαβών οι οποίες συνοδεύονται από πυροκλαστικά πετρώματα και κίσσηρη. Στη συνέχεια, ακολουθούν εκχύσεις ρυολίθων που συνοδεύονται από κίσσηρη ενώ τέλος παρατηρείται έξοδος ρυοδακιτών οι οποίοι καταλαμβάνουν μεγάλο τμήμα της καλδέρας. Η έρευνα στηρίχθηκε κυρίως στη σύνταξη ενός γεωλογικού χάρτη λεπτομερούς κλίμακας.

Τους ανωτέρω σχηματισμούς τέμνουν τέσσερις μεγάλες ρηξιγενείς ζώνες οι οποίες έχουν δράσει τόσο στην προκαλδερική όσο και στη μετακαλδερική περίοδο.Τέλος, διακρίνονται τέσσερα διαδοχικά στάδια εξέλιξης του ηφαιστείου και συγκεκριμένα, το προ-καλδερικό, το συν-καλδερικό, το μετα-καλδερικό και το σύγχρονο στάδιο.