Kompleks Vulkanik Sembalun merupakan sisa aktivitas vulkanik Kuarter yang termasuk dalam kompleks vulkanik purba yang diperkirakan berusia 0,45 juta tahun (A. Nasution, 2010).
Lembah Sembalun merupakan sisa gunung berapi yang mengalami proses perubahan permukaan seperti erosi, korosi, dan denudasi. Perubahan-perubahan ini menghasilkan permukaan yang kasar dan curam dengan ketinggian antara 550–2.250 m dpl. Gunung berapi purba ini memiliki kaldera seluas lebih dari 1 km² yang diperkirakan merupakan tahap akhir dari proses penghancuran.
Morfologi dasar kaldera berbentuk dataran luas yang datar pada ketinggian di atas 1.000 m dpl dan merupakan lahan yang subur. Pembentukan sistem geotermal di kawasan Sembalun berkaitan erat dengan pembentukan gunung berapi Sembalun pada zaman Kuarter.
Selain itu, terdapat breksi dan lava kehitaman yang telah mengeras serta terpatahkan dalam arah hampir barat laut-tenggara di Sungai Greggengan. Batuan-batuan ini merupakan hasil dari kaldera pra-Sembalun.
Di kompleks ini juga terdapat lava andesit berwarna hitam kemerahan, bertekstur porfiritik, keras, berpori, serta memiliki struktur aliran yang halus (mirip lapisan laminasi) akibat mineral hitamnya.
Lava berpori Lentih merupakan lava andesit berwarna abu-abu hingga abu-abu terang, bertekstur porfiritik, berpori di beberapa tempat, dan terdiri dari mineral plagioklas, piroksen, serta hornblende. Terdapat aktivitas tektonik di wilayah ini.
