Na Vila das Velas podemos observar duas formações com relevância geológica: o Morro Grande e o Morro de Lemos. Estes dois cones de tufos surtseianos  são formados na sequência de erupções submarinas de natureza basáltica, do mesmo tipo da que ocorreu na fase inicial da erupção dos Capelinhos, na ilha do Faial.

O mais antigo dos dois morros é o de Lemos, apresentando-se desgastado pela erosão marinha, apenas restando do “edifício vulcânico” inicial uma pequena porção, ao invés do Morro Grande que evidencia uma clara forma circular do cone e da cratera associada, na qual está aninhado um pequeno cone estromboliano, que retrata uma fase eruptiva subaérea mais tardia. Entre os morros desenvolveu-se uma baía, e, a leste do Morro Grande, a fajã lávica onde está aconchegadamente instalada a Vila das Velas.

Existe um trilho de acesso ao Morro Grande, através do qual podemos apreciar a vista sobre a Vila das Velas ou o pôr-do-Sol nas noites de Verão, junto dos antigos moinho e vigia da baleia lá existentes.