A Reserva Natural da Lagoa do Fogo ocupa uma posição central na ilha de São Miguel, com uma área de 506,82 hectares, correspondente à caldeira de colapso do Vulcão do Fogo, também conhecido como Maciço Vulcânico da Serra de Água de Pau.

O Vulcão do Fogo é um vulcão central de natureza traquítica, formado ao longo dos últimos 300 mil anos e com uma caldeira de colapso no topo. A Caldeira do Vulcão do Fogo – a mais pequena e mais jovem caldeira da ilha, formada há cerca de 15 mil anos – tem uma forma irregular com um diâmetro médio de 2,8 quilómetros e está parcialmente ocupada pela Lagoa do Fogo.

No interior da caldeira existem cerca de 40 linhas de água, das quais 18 desaguam diretamente na lagoa. A água da lagoa alimenta algumas nascentes localizadas nas suas vertentes, sendo importante para o abastecimento de água dos concelhos de Vila Franca do Campo, Lagoa, Ribeira Grande e Ponta Delgada.