Высота Олимпа — 26,4 км от основания. Что почти втрое превышает высоту горы Эверест, являющейся самой высокой горой на Земле и имеющей высоту 8.8 км. Диаметр Олимпа — около 540 км. Вулкан имеет крутые склоны по краям высотой до 7 км. Причины образования этих гигантских обрывов пока не нашли убедительного объяснения, хотя многие склоняются к версии подмыва склонов вулкана некогда существовавшим на Марсе океаном.
Длина вулканической кальдеры Олимпа — 85 км, ширина — 60 км. Глубина кальдеры достигает 3 км благодаря наличию шести перекрывающихся вулканических кратеров. Для сравнения — у крупнейшего на Земле вулкана Мауна Лоа на Гавайских островах диаметр кратера составляет 6,5 км.
Атмосферное давление на вершине Олимпа составляет лишь 2 % от давления, характерного для среднего уровня марсианской поверхности (для сравнения — давление на вершине Эвереста составляет 25 % от показателя на уровне моря). Учитывая, что на поверхности Марса давление составляет менее 0,01 атмосферы, разреженность среды на вершине Олимпа почти не отличается от космического вакуума.
Олимп занимает столь большую площадь, что его невозможно увидеть полностью с поверхности планеты (дистанция, необходимая для обозрения вулкана, столь велика, что он будет скрыт из-за кривизны поверхности). Поэтому полный профиль Олимпа можно увидеть только с воздуха или орбиты. Соответственно, если встать на самой высшей точке вулкана, то его склон уйдёт за горизонт.
Олимп — потухший вулкан, образовавшийся благодаря потокам лавы, извергавшимся из недр и застывавшим. По всей видимости, извержения происходили в течение длительных периодов времени, о чём говорит тот факт, что ширина вулкана почти в 30 раз превышает его высоту.Анализ снимков аппарата «Марс-Экспресс» показал, что самая свежая лава на склонах Олимпа имеет возраст предположительно около 2 млн лет. Таким образом, нельзя исключать того, что вулкан снова начнёт извергаться.
Невероятно большие размеры Олимпа объясняются тем, что Марс, вероятно, не имеет тектонических плит, в отличие от Земли. В силу отсутствия движения плит, вулкан может существовать очень долго. Олимп находится в провинции Фарсида, где расположены ряд других вулканов, в том числе гора Арсия, гора Павлина и гора Аскрийская, которые также имеют огромные размеры, хотя и уступают Олимпу. Эти три вулкана находятся в горах Фарсида, а Олимп расположен внутри впадины провинции Фарсида глубиной 2 км.
Территория, окружающая вулкан, во многих местах покрыта сетью небольших хребтов и гор. Эту горную систему называют Ореолом Олимпа. Ореол простирается на расстояние до 1000 км от вершины в виде огромных «лепестков». Происхождение Ореола входит в число марсианских загадок. Одна из гипотез связывает Ореол с разрушением склонов Олимпа, другая — с гипотетической ледниковой активностью, согласно ещё одной гипотезе, это остатки древних лавовых потоков, впоследствии подвергшихся разрушению и эрозии.
Гора Олимп на Марсе, считающаяся одновременно самым высоким горным образованием и самым большим вулканом в Солнечной системе, стала объектом пристального внимания астрофизиков. Новые исследования показали, что под ней могут скрываться залежи воды в жидком состоянии, температура которой поддерживается вулканической деятельностью. Гора Олимп была впервые открыта в XIX в. сразу несколькими астрономами, но только в 1972 г. космический аппарат Mariner 9 передал на Землю фотоснимки вулкана.
