Патомский кратер формировался в течение продолжительного времени около 500 лет назад. Кольцевая структура с отчетливо выраженной зональностью отражает последовательное образование его главных структурных элементов. Высота около 40 м, диаметр по гребню — 76 м. Конус увенчивается плоской вершиной, которая представляет собой кольцевой вал. В центре воронки горка высотой до 12 м. Общий объём конуса оценивается в 230—250 тысяч м³, масса — около миллиона тонн. При картировании кратера установлено, что наиболее возвышенная его часть — кольцевой вал — разделена неглубоким понижением в рельефе на две части. Геолого-геохимические исследования в составе комплексных экспедиций 2006, 2008 и 2010 гг. свидетельствуют об эндогенных причинах образования кратера, которые, очевидно, связаны с развитием глубинного магматического процесса. Предполагаемая ранее метеоритная гипотеза происхождения Патомского кратера не подтверждается проведенными комплексными исследованиями. Обнаружение в пределах кратера отдельных глыб пород с аномальными геохимическими характеристиками дает возможность предполагать существование на глубине субвулканического магматического тела, определившего вещественные особенности пород Патомского кратера. Так как возраст кратера имеет принципиальное значение, в 2008 г. был предпринят массовый отбор спилов наиболее высоковозрастных лиственниц в нескольких метрах от внешней осыпи кратера и на самом кратере. Выяснилось, что период образования кратера можно отнести к концу XV — началу XVI в.