Der Kilimanjaro ist ein Stratovulkan, der sich bildete, als die darunter liegenden Platten abfielen und poröses Basaltgesteinsmagma durch die Meeresoberfläche ausbrach. Das Magma und andere Trümmer bildeten bei jeder Eruption Schichten, die schließlich hoch genug stiegen, um den Kilimandscharo auf seine Höhe von 19.341 Fuß zu bringen.
Der Kilimanjaro entstand aus einer Verwerfungsbewegung entlang eines Teils des Great Rift Valley. Die Bewegung erfolgt in einer Subduktionszone, einem Bereich, in dem die ozeanische Kruste unter die kontinentale Kruste absinkt. Während die ozeanische Platte sinkt, steigt Magma durch das poröse Gestein auf und hilft beim Abstieg der Kruste. Wenn Magma an der Kruste aufsteigt, dringt es in einen Bereich des Gesteins ein, das als Mantel bekannt ist, wo es sich sammelt und einen Teil des Mantelgesteins und der Gase zu seiner Zusammensetzung hinzufügt. Schließlich erreicht das aufgebaute Magma einen so hohen Druck, dass es heftig explodiert, was Geologen als explosive Eruption bezeichnen. Für den Kilimandscharo begann dieser Prozess wahrscheinlich vor etwa einer Million Jahren. Die Wiederholung dieses Prozesses bildete schließlich die drei Gipfel des Kilimanjaro, bekannt als Mawenzi, Shira und Kibo. Die letzte große Eruption dieses Prozesses fand vor 150.000 bis 200.000 Jahren statt. Kibo wird als ruhender Vulkan eingestuft, während Mawenzi und Shira als erloschen eingestuft werden.