Ce volcan bouclier de trente kilomètres de longueur et de quinze kilomètres de largeur culmine à 2 361 mètres d'altitude à une caldeira de trois kilomètres de largeur par quatre kilomètres de longueur formée par des effondrements successifs entrés en coalescence et notamment le Choungou-Chahalé au centre et le Choungou-Changomeni au nord. Cette caldeira s'inscrit dans un rift orienté nord-nord-ouest-sud-est qui donne un profil asymétrique à la montagne allongée en fuseau dont le centre est occupé par la caldeira^2,4. La partie sud du rift s'avance dans la mer en formant une péninsule, le massif du Badjini, tandis que la partie nord forme le centre de l'île qui est reliée à La Grille.

Les pentes de la montagne, dont l'inclinaison varie de 10 à 15° sur le flanc ouest et de 24 à 30° sur le flanc est, sont couvertes d'une forêt tropicale entaillée par endroit par des coulées de lave fraîche.

Les éruptions hawaïennes majoritairement effusives du Karthala, au cours desquelles des coulées de lave sont émises et atteignent parfois la mer, le classent parmi les volcans rouges.