Dalam bentang fisiologis Jawa Tengah, Situs Sangiran terletak di sebuah cekungan raksasa di antara Gunung Lawu dan Gunung Merapi, yang dikenal dengan Cekungan Besar Solo (Solo Grand Depression). Hingga sekarang, status sebagai cekungan tersebut masih tetap dominan untuk diidentifikasi, karena Gunung Lawu tetap tegar menjulang di timur Sangiran, sementara Gunung Merapi, menghias indah sisi barat situs itu. Ketika Merapi meletus pada tahun 2010, abu volkaniknya pun sempat menyaputkan warna putih di seluruh permukaan tanah, rerumputan, pepohonan, dan genteng atap rumah penduduk di bagian barat hingga sekitar Museum Sangiran. Sehingga dengan keletakannya yang berada di tengah kedua gunung api tersebut, hampir pasti bahwa endapan-endapan volkanik keduanya sangat berpengaruh terhadap sedimentasi di Sangiran, dari dahulu hingga sekarang. Keduanya telah aktif meletus setidaknya sejak Kala Plio-Plestosen, ketika Situs Sangiran itu sendiri masih dalam peralihan dari lingkungan laut ke lingkungan rawa. Buktinya, sebuah massa endapan lahar yang masif hasil letusan Lawu purba ditemukan di bagian tengah kubah yang tererosi, yang diendapkan di Sangiran mendahului fase pembentukan endapan lempung hitam dari lingkungan rawa pada sekitar 1.8 juta tahun lalu, yang saat ini menjadi litologi utama pendukung Museum Manusia Purba Sangiran.
