Die folgenden Ausführungen der Landesgeologie des Regierungspräsidiums Freiburg wurden laut Verfasser Matthias Franz den Erläuterungen zur geologischen Übersichts- und Schulkarte entnommen. Wer also früher in Erdkunde gut aufgepasst hat, wird sich mit dem Lesen des Artikels bestens zurechtfinden. Diejenigen, die etwas Auffrischung bei Begriffen benötigen, können dies über Suchfunktionen im Internet leicht schaffen.
Im Hegau begann der südwestdeutsche Vulkanismus zuletzt, vor etwa 15 Millionen Jahren. Er dauerte mit Unterbrechungen bis etwa vor 6 bis 8 Millionen Jahren. Die dabei entstandenen magmatischen Gesteine werden unter dem Sammelbegriff Hegau-Magmatite zusammengefasst. Vom Hohenstoffeln bis zum Schiener Berg fanden zunächst explosive Ausbrüche statt, bei denen infolge des Gasreichtums des ultrabasischen Magmas eine stürmische Ausblasung nicht nur der zerstäubten Lava, sondern auch von Bruchstücken des durchschlagenen Grund- und Deckgebirges erfolgte. Ein Teil der ausgeschleuderten Gesteinsmassen fiel in die Explosionskrater zurück, der Hauptteil begrub aber die weitere Umgebung unter sich. Die dabei entstandenen Tuffe und Tuffbrekzien sind während und nach der Ablagerung teils vom Wasser verschwemmt und in andere klastische Sedimente einbezogen wurden. Der bei diesen pyroklastischen Vorgängen vor etwa 13 bis 14 Millionen Jahren entstandene Deckentuff hatte ursprünglich eine Mächtigkeit von geschätzt 250 Metern, die aber infolge der jüngeren Abtragung auf heute höchstens noch etwa 120 Meter geschrumpft ist. Er bildet mit einem Volumen von ungefähr 20 bis 30 Kubik-Kilometern die Hauptmasse der vulkanischen Förderung im Hegau.
Damit verknüpft sind bis mehrere Meter mächtige Lagen von Bentoniten, deren vulkanische Minerale physikalische Altersbestimmungen erlauben und so wichtige Zeitmarken innerhalb der Molasseschichten geben.
Danach drang vor etwa zehn Millionen Jahre dunkle basische Lava auf, besonders am Hohenstoffeln, Hohenhewen, Neuhewen und Hewenegg sowie in kleineren Gängen, teils verbunden auch mit der Förderung von Tuff. Die Lava ist wohl stellenweise an der damals etwa 150 Meter höher als heute liegenden Erdoberfläche ausgeflossen. Regelrechte Vulkanbauten stellen diese Berge dennoch nicht dar, sondern ihre eindrucksvolle Form geht auf die erosive Freilegung der harten magmatischen Schlotfüllung zurück.
Nach einer längeren Ruhepause kam es schließlich am Hohentwiel, Hohenkrähen und Mägdeberg sowie an einigen nahegelegenen Stellen zu Nachschüben von nunmehr phonolithischem Magma als letzter Phase der vulkanischen Aktivität (vor etwa 6 bis 8 Millionen Jahren). Das Magma erreichte aber offenbar die Erdoberfläche nicht ganz, sondern blieb in den Schloten stecken. Die drei eindrucksvollen Berge sind damit ebenfalls nur von der jüngeren Abtragung herauspräparierte Schlotstümpfe.
Das Vulkangebiet des Hegaus liegt ebenfalls im Vergitterungsbereich mehrerer tektonischer Störungszonen und damit in einem Gebiet geschwächter Erdkruste. Die Vulkanitvorkommen selbst sitzen großenteils auf Süd–Nord verlaufenden Strukturen, tiefgreifenden Spalten mit Verbindung bis in den oberen Erdmantel, an denen teils auch vertikale Verschiebungen stattgefunden haben. Besonders markant ist die Reihe der Schlotberge von Hohenstoffeln, Hohenhewen und Hewenegg bis zu den nördlichsten Eruptionspunkten auf der Schwäbischen Alb im Raum Hattingen–Immendingen. Der westlichste Schlot ist der Wartenberg bei Geisingen. Wie in den anderen Vulkangebieten wurden auch im Hegau bei Bohrungen und Aushubarbeiten immer wieder bisher unbekannte magmatische Vorkommen entdeckt.
