Le Tolbachik est formé par l'association de deux cônes morphologiquement différents. D'une part l'Ostry ("pointu") Tolbachik qui atteint 3 682 m d'altitude qui est un stratovolcan en sommeil et d'autre part, accolé à l'Est de celui-ci, le Plosky ("plat") Tolbachik qui s'élève à 3 085 m et présente l'aspect d'un volcan bouclier avec son sommet aplati qui renferme le cratère actif situé dans la caldeira du Plosky Tolbachik qui s'est mise en place il y a environ 6 500 ans.
L'activité historique est caractérisée par l'ouverture de fissures éruptives (type hawaiien) qui déversent de grandes quantités de laves basaltiques avec formation de cônes de scories le long d'une zone de rifts jusqu'à 40 km au sud de l'édifice. Les dernières éruptions de ce type ont eu lieu en 1740 (formation du champ de lave Zvezda), en 1941 et plus récemment en 1975-76.
Cette dernière éruption commença le 28 juin 1975 par des explosions modérées au niveau du cratère du Plosky Tolbachik puis à partir du 06 juillet et pendant 72 jours apparurent des fissures éruptives au sud-ouest du Plosky Tolbachik avec fontaines de lave dépassant les 2 km de hauteur. D'importantes quantités de basaltes furent libérées et trois cônes massifs de scories se formèrent. De nouvelles fissures s'ouvrirent ensuite 10 km plus au sud et un quatrième cône de scories se forma. 1,18 km³ de magma a été émis lors de l'éruption dont 0,7 km³ de téphras qui ont affecté une surface de 400 km². Les premiers basaltes étaient de type alcalin alors qu'en fin d'éruption ils avaient une composition plus riche en K et Al. Tous les cônes formés au sud du Plosky Tolbachik se sont formés pendant les 1 700 dernières années et l'analyse des différents basaltes montre l'existence de deux systèmes magmatiques qui interagissent.
Le Tolbachik fait partie de la chaîne volcanique orientale du Kamchatka, il se situe à environ 40 km au sud-ouest du Klyuchevskoy et à près de 400 km au nord de Pétropavlovsk.