Se trata de una enorme caldera no inundada formada hace unos 3 millones de años, tras el colapso de un volcán ahora inactivo.
Por sus características geológicas, presenta un entorno muy especial y, por ello, único en el mundo. Las lagunas, los pequeños lagos y arroyos del interior, las abundantes precipitaciones y la niebla nocturna contribuyen a alimentar los bosques y laderas del antiguo volcán, creando un verdadero ecosistema en esta zona.
La sabana ocupa la parte más interna del cráter, alternando con extensiones de pantano, manchas de acacia y zonas áridas semidesérticas. En el centro se encuentra el lago Magadi, poco profundo y alimentado por el río Munge.
Debido a la particular forma de la caldera, la observación de la fauna salvaje en el Ngorongoro es excelente durante todo el año porque la mayoría de los animales no emigran, prefiriendo la protección natural que ofrece el cráter. Sólo un pequeño porcentaje de ñus y cebras se desplaza durante la estación de lluvias. El fondo de la caldera alberga la mayor concentración de fauna salvaje del planeta: se calcula que 25.000 grandes animales residen allí permanentemente, entre ellos búfalos, elefantes, gacelas, hipopótamos y rinocerontes, además de carnívoros como leones, hienas, chacales y guepardos.
El denso bosque que cubre los bordes del cráter es el refugio favorito de leopardos, facóqueros y muchas especies de aves. Destaca la ausencia de jirafas e impalas, pero sin duda es uno de los pocos lugares de toda África donde se pueden encontrar los "Big Five": elefante, rinoceronte, búfalo, león y leopardo.
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El Ngorongoro, como escribió Kapuscinski: "...es un espectáculo increíble, sin precedentes: como presenciar la creación del universo en un momento en que ya existían el cielo, la tierra, el agua, las plantas y los animales salvajes, pero aún no Adán y Eva”.