Острови складені базальтами і трахітами, які місцями покриті осадовими породами. Гори займають центральну і південну частину острова Сан-Томе (2/3 його площі), дванадцять вершин перевищують 1000 метрів: Сан-Томе, Ана-Шавеш (1636 м), Пінейру (1613 м), Калварі (1600 м) та інші. Рельєф плавно знижується на північний схід, і тут зосереджена більша частина сільськогосподарських угідь, тут же знаходяться основні населені пункти острова.