До полетов космических аппаратов (которые показали, что Олимп - гора) это место было известно астрономам как Nix Olympica («Снега Олимпа» - ввиду более высокого альбедо ).

Высота Олимпа — 26,2 км по отношению к его основанию, что более, чем вдвое больше высоты Мауна-Кеа, самой высокой вулканической постройки на Земле (высота около 10 км). Олимп простирается на 540 км в ширину и 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 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).

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. Аналогично, если встать на самой высшей точке вулкана, то его склон уйдет за горизонт. Олимп - потухший вулкан, образовавшийся благодаря потокам лавы, извергавшимся из недр и застывавшим. Поскольку ширина вулкана более чем на порядок превышает его высоту, извержения происходили длительное время.

Анализ снимков аппарата Марс Экспресс показал, что самая свежая лава на склонах Олимпа имеет возраст вероятно лишь 2 млн лет, то есть совсем недавно по геологическим меркам. Таким образом, нельзя исключать того, что вулкан снова начнет действовать. Гигантский размер Олимпа говорит о том, что Марс вероятно не имеет тектонических плит подобно Земле . Поскольку нет движения плит, то вулкан может существовать очень долго. Олимп находится в области Тарсис (или Фарсида), где расположены ряд других вулканов, в том числе Арсия, Павонис (или гора Павлина) и Аскреус (или Аскрийская гора), которые также имеют огромные размеры, хотя и уступают Олимпу. Эти три вулкана находятся на куполе (или плато) Тарсис, а Олимп расположен внутри впадины Тарсис (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 еще одной гипотезе - это остатки древних лавовых потоков, подвергшихся разрушению и эрозии. На некоторых фотографиях участков Ореола, сделанных с высоким разрешением, видно множество параллельных полосок - ярдангов . Вероятно, их направление отражает преимущественную направленность ветров, дующих в этой местности. Ярданги обычно образуются на поверхности, легко поддается эрозии , например, при наличии вулканического пепла.