איי הקבוצה הם שרידיו של הר הגעש סנטוריני שנהרס בהתפרצות אדירה במהלך המאה ה-17 או ה-15 לפנה"ס. ייתכן שהיו שתי התפרצויות געשיות ולא אחת, וזאת על פי שתי שכבות החורבן בכרתים. ההתפרצות הגעשית הביאה אסון על התרבות המינואית שהתפתחה במקום ובכרתים. יש המשערים שהתפרצות געשית זו היא המקור לאגדת אטלנטיס. איי סנטוריני מקיפים לגונה מרכזית שעומקה כ-400 מטר, למעשה קלדרה, שנוצרה בעקבות התמוטטות תא המאגמה מתחת להר הגעש, לאחר שתא המאגמה התרוקן בעקבות אותה התפרצות.