Mladovulkanické pohoria na Slovensku vznikali koncom treťohôr, v neogene, keď došlo    k rozsiahlej sopečnej činnosti. Vo Vihorlate sa začala sopečná činnosť najneskôr, asi pred 17 mil. rokov, a viaže sa na vznik hlbinných zlomov, ktoré otvorili vstupové cesty sopečným hmotám. Na zlomoch tohto systému sa nachádzajú všetky významnejšie vulkanické centrá pohoria - pri Morskom oku, v záveroch Porubského a Sokolského potoka, na vrchu Vihorlat a na vrchu Kyjov. Najvyššie vrchy pohoria, ako je Vihorlat, Veľká Trestia, Motrogon, Sčob, Veža a iné, vznikali v poslednej etape vulkanizmu zhruba pred 9 mil. rokov. Finálny vulkanizmus (vznik čadičov) sa vo Vihorlate neprejavil. Sopečné hmoty vzniknutého pohoria prekryli najmä časti druhohorného bradlového pásma, magurského flyšu a neogénnych sedimentov.

Sopečná činnosť vo Vihorlate sa odohrávala prevažne v poklesávajúcom území a iba v neskoršom období bolo celé pohorie vyzdvihnuté vysoko nad svoje okolie. V dôsledku toho sa na väčšine územia nestretávame s typickým vulkanickým reliéfom, ako sú sopečné kužele a pod., ale vyskytujú sa tu prevažne erózno-zlomové formy s prejavom stratovulkanickej stavby. Stratovulkán,alebo zmiešaná sopka spája vlastnosti výbuchových a výlevných sopiek. Pokojný lávový výtok bol sprevádzaný alebo prerušovaný explóziami, a preto sa sopečný kužel' skladal jednak z lávových prúdov, jednak z vrstiev sypkých sopečných vyvrelín, ako sú aglomeráty a tufy. Aglomerát je vlastne zlepenec, ktorého materiál    tvoria väčšie sopečné vyvreliny, kým tufy sú skameneným sopečným popolom. Stuhnutím lávových prúdov vznikli vo Vihorlate pyroxenické andezity a stmelením sopečných vyvrelín ich pyroklastiká.

Hoci Vihorlat patrí k najmladším pohoriam, jeho povrch je značne deštruovaný. Pôvodne vyššie vrchy sa vplyvom erózie a častých rozsiahlych zosuvov postupne zmenšovali. Početné svahové toky odnášali pôdotvorný materiál a na bázach svahov vytvárali mohutné náplavové kužele. Odkryté lávové prúdy sa rozpadali na veľké kamenné bloky a kamenné moria. Vznik Morského oka spadá do obdobia doznievania sopečnej činnosti vo Vihorlate. Mohutný zosuv z východného svahu Motrogonu a Jedlinky zahradili dolinu potoka Okna a za vzniknutou bariérou vzniklo prírodné jazero.