Il s'agit d'une énorme caldeira non inondée qui s'est formée il y a environ 3 millions d'années, à la suite de l'effondrement d'un volcan aujourd'hui inactif.
En raison de ses caractéristiques géologiques, elle présente un environnement très particulier et, pour cette raison, unique au monde. Les étangs, les petits lacs intérieurs et les ruisseaux, les précipitations abondantes et le brouillard nocturne contribuent à alimenter les forêts et les pentes de l'ancien volcan, créant ainsi un véritable écosystème dans cette région.
La savane occupe la partie la plus interne du cratère, alternant avec des étendues de marais, des parcelles d'acacia et des zones arides semi-désertiques. Au centre se trouve le lac Magadi, peu profond, alimenté par la rivière Munge.
En raison de la forme particulière de la caldeira, l'observation de la faune à Ngorongoro est excellente tout au long de l'année, car la plupart des animaux ne migrent pas, préférant la protection naturelle qu'offre le cratère. Seul un petit pourcentage de gnous et de zèbres se déplace pendant la saison des pluies. Le fond de la caldeira abrite la plus forte concentration d'animaux sauvages de la planète: on estime que 25.000 grands animaux y résident en permanence, notamment des buffles, des éléphants, des gazelles, des hippopotames et des rhinocéros, ainsi que des carnivores tels que des lions, des hyènes, des chacals et des guépards.
La forêt dense qui couvre les bords du cratère est le refuge préféré des léopards, des phacochères et de nombreuses espèces d'oiseaux. L'absence de girafes et d'impalas est particulièrement remarquable, mais il est certain que c'est l'un des rares endroits de toute l'Afrique où l'on peut rencontrer les "Big Five": éléphant, rhinocéros, buffle, lion et léopard.
Ngorongoro, comme l'a écrit Kapuscinski: "...est un spectacle incroyable, sans précédent: c'est comme assister à la création de l'univers à une époque où le ciel, la terre, l'eau, les plantes et les animaux sauvages existaient déjà, mais pas encore Adam et Ève”.