El edificio basal del complejo volcánico Pichincha (denominada El Cinto) está constituido por flujos de lava andesíticos y dacíticos que constituyen actualmente la serie de elevaciones que separa el valle de Lloa del Sur de Quito. Barberi et al. (1988) reporta dos dataciones radiométricas que dieron edades de 1.17 ± 0.10 Ma para una lava de la cuchilla de El Cinto y 0.81 ± 0.05 Ma para una roca del domo Ungüi.

El Rucu Pichincha es un gran edificio volcánico (diámetro aproximado 23 km), predominantemente efusivo, construido sobre los remanentes volcánicos del edificio El Cinto. Barberi et al. (1988) reporta dos dataciones radiométricas de lavas de la parte superior de este edificio que dan edades de 1.32 ± 0.13 y 0.9 ± 0.2 Ma, lo cual asigna una edad similar al del edificio basal El Cinto. Para resolver esta contradicción se están realizando nuevas dataciones radiométricas que permitirán definir de mejor manera las edades de estos dos edificios. El Rucu Pichincha est1a cosntituido basicamente por series de lavas andesíticas y está coronado por una secuencia de brechas subglaciares que forman los picos más jóvenes de este edificio. Este edificio fue afectado por numerosos eventos de colapso sectoria

El Guagua Pichincha es un estratovolcán mucho más pequeño que el edificio anterior (diámetro de alrededor de 10 km) construido sobre los flancos occidentales del Rucu Pichincha. El inicio de su construción aún no está bien definido, sin embargo se conoce que hace 47500 años AP (antes del presente) ocurrió un evento piroclástico mayor que produjo importantes flujos piroclásticos que cubrieron todos los flancos del volcán y que generó probablemente una caldera somital. Luego de este evento explosivo, se inició la edificación de un complejo de domos somital que produjo a su vez importantes depósitos piroclásticos de colapso de domo, de los cuales solo se han preservado los depósitos del sector de Lloa. La edad de estos depósitos se encuentra entre 30000 y 27000 años AP. El Guagua Pichincha sufrió un gran evento de colapso sectorial hacia el sur occidente, evento que se estima ocurrió hace aproximadamente 23000 años AP. La actividad posterior del Guagua Pichincha construyó el complejo de domos intra-caldérico (denominado Toaza), el cual tiene unan edad entre 20000 y 10000 años AP. Este complejo de domos, sufrió nuevamente un colapso sectorial, el cual formó la actual depresión en forma de herradura, este evento ocurrió hace 11000 y 10000 aBP. El complejo de domos actualmente activo se encuentra ubicado al interior de esta segunda caldera de avalancha.