מקורם של האיים געשי, והם נוצרו כתוצאה מפעילות של נקודה חמה, תופעה גאולוגית שבה אזור קבוע של מעטפת כדור הארץ חם מסביבתו במשך תקופה ארוכה וגורם להיווצרות הרי געש בליתוספירה שנעה מעליו. נקודה חמה זו מכונה "הנקודה החמה של גלאפגוס" והיא מצויה כיום מתחת לאי פרננדינה שעליו יש הרי געש פעילים.
ההסבר המקובל כיום לתופעת הנקודה החמה קרוי תימרת מעטפת, ועל פיו זרם של חומר סלעי שהוא חם יותר מסביבתו, מיתמר מעלה בתנועה איטית, מהגבול שבין המעטפת לגלעין כדור הארץ בעומק של 2,900 קילומטרים מתחת לפני השטח, דרך מעטפת כדור הארץ כלפי קרום כדור הארץ. משערים שקוטר תימרת המעטפת שמתחת לנקודה החמה של גלאפגוס הוא כ-100 קילומטרים, הטמפרטורה שלה גבוהה בכ-C° 200 מסביבתה, והיא מתרוממת בקצב של כ-10 ס"מ בשנה. בהגיעה קרוב לפני השטח, בין 200 קילומטרים ל-100 קילומטרים מתחת לפני השטח, מתחיל תהליך התכה חלקי (כ-20%) של החומר הסלעי בשל ירידת הלחץ והפיכתו למאגמה. התימרה נעצרת בהגיעה לליתוספירה ומתחילה הצטברות של מאגמה במאגרים המכונים תאי מאגמה. הליתוספירה עליה שוכנים איי גלאפגוס דקה במונחים גאולוגיים ועובייה מוערך בכ-15 קילומטרים, והמאגמה מוצאת בסופו של דבר את דרכה החוצה בצורת התפרצות געשית. הטמפרטורה המשוערת של המאגמה בעומק היא כ-C° 1400, אך בהגיעה לפני השטח יורדת הטמפרטורה שלה לכ-C° 1100 – C° 1200.
לא כל המאגמה מוצאת את דרכה אל פני השטח, חלקה מתגבש ומגדיל את עובי הליתוספירה. תופעה נוספת המיוחסת לתימרת המעטפת היא שבשל הלחץ שהיא מפעילה על הליתוספירה ובשל ההגדלה בעובי הליתוספירה בשל התגבשות המאגמה, מתרוממת הליתוספירה ונוצרת הרמה המכונה "Galapagos Platform" או גם "Galapagos Rise", שטח של קרקעית האוקיינוס, שאיי גלאפגוס הם חלק ממנו, שעומקו נמוך יחסית לקרקעית האוקיינוס שמסביבו.
כל איי גלאפגוס מצויים כיום על הלוח הטקטוני המכונה לוח נסקה, אבל אין באיי גלאפגוס את הצורה הקווית הברורה של יצירת האיים הגעשיים בשל פעילות נקודה חמה כמו שמוצאים באיי הוואי או באיי החברה. בהוואי ובאיי החברה הייתה תנועה רציפה של הלוח הפסיפי בכיוון צפון צפון-מערב ולכן נוצרה שרשרת של איים שצורתה קווית פחות או יותר, שככל שמצפינים האי עתיק יותר ופעיל פחות ולבסוף שוקע מתחת למים בדמות הרי מצולה. כיוונו הכללי של לוח נסקה, שעליו שוכנים איי גלאפגוס, הוא מזרח דרום-מזרח. ואכן, ככל שמתקדמים בכיוון זה מוצאים את האיים העתיקים ביותר (אספניולה הוא האי העתיק ביותר), ובהמשך מוצאים באותו כיוון רכס הרי מצולה המכונים "רכס קארנגי" (Carnegie Ridge). אבל הפיזור של איי גלאפגוס איננו קווי, ונובע מקרבתם למפגש הלוחות נסקה-קוקוס. שני הלוחות מתרחקים זה מזה. כיוונו של לוח נסקה הוא מזרח דרום-מזרח בעוד שכיוונו של לוח קוקוס הוא מזרח צפון-מזרח, ולכן הגבול ביניהם הוא גבול פתיחה בו נוצר רכס מרכז אוקייני המכונה "המרכז המתפשט של גלאפגוס" (Galapagos Spreading Center) או גם "בקע גלאפגוס" (Galápagos Rift), והוא מצוי צפונית לאיי גלאפגוס. העתקי חילוף מפצים לעיתים קרובות על יצירת הרכס והעתק חילוף גדול מצוי צפונית לאיי גלאפגוס בקו האורך 91° מערב. צפונית לגבול הפתיחה, על לוח קוקוס, קיים רכס הרי מצולה המשתרע בכיוון צפון-מזרח המכונה "רכס קוקוס" (Cocos Ridge). גם רכס זה נוצר על ידי תימרת המעטפת של גלאפגוס לפני 5 מיליון שנים. משום שבתקופה זו הייתה תימרת המעטפת מתחת למרכז ההתפשטות של גלאפגוס, שנדד מאז צפונה.
אף שכל הרי הגעש בארכיפלג הם מהסוג "חרוט מגן" (shield volcano), קיים הבדל בין צורת הרי הגעש בחלקו המערבי של הארכיפלג לבין אלו שבחלקו המזרחי. בעוד הרי הגעש במזרח, כדוגמת אלו שבאיים אספניולה וסנטה פה, הם מטיפוס חרוט מגן, להרי הגעש שבאיים המערביים, כדוגמת איסבלה ופרננדינה, יש צורה אופיינית של "קערת מרק הפוכה" - חרוט מגן בעל מדרונות מתונים בבסיסו ותלולים בראשו, ובפסגתו קלדרה רחבה מאוד ביחס לגודל הר הגעש, הגורמת לפסגה להיראות קטומה ושטוחה.
משערים שההבדל נובע מכך שמערבית להעתק החילוף המצוי בקו האורך 91° מערב הליתוספירה עבה יחסית ויכולה לשאת את משקלם הגדול של הרי הגעש בעוד שמזרחית להעתק החילוף הליתוספירה צעירה ודקה מדי מכדי לשאת משקל כבד. בעוד שצורת "חרוט מגן" היא צורה נפוצה להרי געש שמקורם בנקודה חמה (כמו הרי הגעש של הוואי), צורת "קערת המרק ההפוכה" אמנם אינה ייחודית לגלאפגוס, אבל נדירה למדי במקומות אחרים. הצורה נובעת מקיום קלדרה גדולה שרוחבה ועומקה יכולים להשתנות מדי פעם בהרי געש פעילים. הקלדרה יכולה להעמיק, אולם כאשר תא המאגמה מתחת להר מתרוקן, קרקעית הקלדרה מתמוטטת לתוך התא הריק, כפי שקרה בפרננדינה ב-1968. הקלדרה יכולה להתרחב כאשר קירותיה מתמוטטים לתוך הקרקעית, כפי שקרה בפרננדינה ב-1988.
משלחת אוקיינוגרפית מצאה ב-1990 שעל פסגת אחד מהרי המצולה ברכס קרנגי, שגילו מוערך ב-8 מיליון שנים, יש חלוקי אבן מעוגלים, דבר המוכיח שההר היה פעם אי, משום שרק תנועת הגלים יכולה לגרום לשחיקה היוצרת צורות מעוגלות. מכאן שגיל התימרה של גלאפגוס הוא לפחות 8 מיליון שנים, אך משערים כי התימרה עתיקה הרבה יותר ויש הנוקבים בגיל של 90 מיליון שנים.
האיים העתיקים בארכיפלג נוצרו לפני חמישה עד עשרה מיליוני שנים, לפי ההערכות. האיים הצעירים ביותר, איסבלה ופרננדינה, עדיין נמצאים בתהליכי התהוות - ההתפרצות האחרונה אירעה באפריל 2009, כאשר הר הגעש לה קומברה (La Cumbre) שעל האי פרננדינה החל לפלוט לבה לאחר ארבע שנים שבהן היה רדום.
אקלים.
איי גלאפגוס ממוקמים על קו המשווה, ולפיכך ניתן היה לצפות שאקלים האיים יהיה טרופי, כלומר אקלים חם ועשיר במשקעים. בפועל אקלים האי קר מהצפוי (אם כי עדיין הטמפרטורה באיים עלולה להגיע ל-C° 30 ואף יותר) וכמות המשקעים דלה יחסית. הגורם הישיר לאקלים מיוחד זה הוא זרם הומבולדט המגיע לאיים מחופי אמריקה הדרומית.
זרם הומבולדט מביא איתו מים קרים שמקורם ביבשת אנטארקטיקה. בהגיעו לאזור איי גלאפגוס מתפשט הזרם לצדדים ומי העומק הקרים יותר עולים ותופסים את מקומם של המים המתפשטים לצדדים. יתרה מכך, מצדו הצפוני של קו המשווה נושבת רוח הפאסאט מצפון-מזרח לדרום-מערב ובצדו הדרומי של קו המשווה נושבת הרוח מדרום-מזרח לצפון-מערב, תופעה הנגרמת מתּוֹצָא (אפקט) קוֹרְיוֹלִיס (השפעת ההטיה של סיבוב כדור הארץ). בהשפעת הרוחות נעה שכבת המים העליונה בזווית של 45° לכיוון הרוח, ולכן אף על פי שהרוחות נושבות בכיוון קו המשווה הן בעצם דוחפות ממנו את המים, תופעה המכונה תובלת אקמן. תופעה זו מקצינה עוד יותר את התפשטות שכבת המים העליונה לצדדים ועליית מי העומק הקרים כלפי מעלה, תופעה הקרויה באנגלית Upwelling, ובעברית "עליית מי העומק" או "נביעה". באזורים מסוימים בארכיפלג מגיעה טמפרטורת מי הים ל-C° 20, קר מדי מכדי לאפשר לבני אדם להתרחץ בים, אבל אידיאלי לבעלי חיים רבים. זו למשל הסיבה מדוע איי גלאפגוס הם המקום היחיד על קו המשווה בו מוצאים פינגוונים. יחד עם עליית מי הים הקרים ממעמקים עולים אל פני השטח נוטריאנטים (חומרים מזינים - חומרים אורגניים שהם שרידים של בעלי חיים וצמחים שמתו). חומרים מזינים אלו גורמים לצמיחה עשירה של פיטופלנקטון (סוג של אצות המסוגל לבצע פוטוסינתזה) שהם השלב הראשון בשרשרת המזון. כשהם משגשגים, כל שאר בעלי החיים משגשגים ולכן הים סביב איי גלאפגוס עשיר בדגים וביונקים ימיים.
המצב באיים עצמם מבחינה זו הוא בדיוק הפוך. הלחות העולה מן הים מטפסת במעלה ההרים ומתעבה בצורת ערפל או גשם קל עד שהיא מגיעה לשכבת אוויר חם בגובה שבין 300 ל-700 מטר ונבלמת שם, תופעה המכונה אינוורסיה (ליתר דיוק אינוורסיה מרינית). עקב כך לא מתפתחים ענני גשם. תקופת השנה שבין החודשים יוני ונובמבר נקראת "גארווה" (Garua), ובה טמפרטורת מי הים היא כ-C° 22. במהלך עונה זו הרוחות יציבות וקרות, לרוב דרומיות עד דרום-מזרחיות. במהלך רוב היום יורדים גשמים קלים, ועמם ערפל כבד שמכסה את האיים. במהלך העונה החמה (בין החודשים דצמבר ומאי), טמפרטורת מי הים עולה ל-C° 25, אוויר חם עולה ושובר את שכבת האינוורסיה ולכן לעיתים יורדים אחרי הצהריים גשמים כבדים וקצרים, כשהשמש ממהרת להפציע אחריהם. גם בתקופה זו מקבלות הרמות שבצל הגשם מעט משקעים. בפועל דווקא ב"עונה היבשה" ("הגארווה") כמות המשקעים המגיעים לרמות באמצעות הערפל גדולה מכמותם בתקופה הגשומה. עקב כך הצמחייה דלילה למדי ומתאימה במקרים מסוימים לגידול שיחי צבר. כמות המשקעים אינה אחידה בכל אזור הארכיפלג, והיא משתנה מאי לאי. כמו כן, היא אינה יציבה לאורך זמן, ובצד עונות גשומות תיתכנה עונות שחונות מאוד.
מדי תקופה האקלים משתנה בהשפעת תופעת האל ניניו או בשמו המדעי ENSO (El Niño-Southern Oscillation), שבעקבותיה נפסקת זמנית זרימתו של זרם הומבולדט והטמפרטורה של מי הים עולה. עקב כך יורדים באיים גשמים כבדים. לבעלי החיים הניזונים ביבשה זוהי תקופת שגשוג ואוכלוסיית הפרושים, למשל, גדלה מאוד. לעומת זאת לבעלי החיים הימיים או לאלו הניזונים מן הים (האיגואנות הימיות, והעופות הימיים) תקופה זו היא תקופה קשה. עם הגעת המים החמים נפסק תהליך עליית מי העומק ולכן לא מגיעים חומרים מזינים אל פני השטח, תופעה המצמצמת את צמיחת הפיטופלנקטון ובעקבותיה התמוטטות של כל שרשרת המזון.
האדם: גילוי, התיישבות ומחקר.