Οι αρχιτεκτονικές μορφές και η πολεοδομική ανάπτυξη τόσο της Οίας αλλά και ολόκληρου του νησιού οφείλεται στον μεγαλύτερο βαθμό στην ποιότητα του εδάφους. Η Σαντορίνη στο μεγαλύτερο μέρος της αποτελείται από ηφαιστιογενή πετρώματα με εξαίρετες μορφοπλαστικές ιδιότητες. Τα τοπικά υλικά που εξορύσσονται από το έδαφος και ορίζουν τις κατασκευές είναι:
· η μαυρόπετρα, σκληρότατο πέτρωμα με τεράστιες αντοχές
· η συμπαγής κοκκινόπετρα
· η σπογγώδης κοκκινόπετρα, που επέτρεψε την κατασκευή των θόλων λόγω του μικρού βάρους της
· η κίσσηρη ή ελαφρόπετρα που αντικαθιστά την σπογγώδη ελαφρόπετρα από το 1925
· η άσπα ή θηραϊκή γη, το σημαντικότερο δομικό υλικό λόγω της μεγάλης ανθεκτικότητάς του και των υδραυλικών του ιδιοτήτων, με αποτέλεσμα να επιτυγχάνεται η γεφύρωση ανοιγμάτων έως και 4μ – 5μ χωρίς οπλισμό.
Γενικά η Σαντορίνη και κατ’επέκταση η Οία είναι άνυδρος και ξερή, χωρίς λίμνες, ποταμούς, ρεματιές ή χαράδρες. Συνεπώς η βλάστιση είναι υποτυπώδης και περιορίζεται σε θαμνοειδή φυτά. Οι αρδευτικές ανάγκες της καλύπτονται κυρίως από γεωτρήσεις που γίνονται στο υπέδαφός της, όπου συγκεντρώνεται κυρίως το βρόχινο νερό. Υφίστανται στη νήσο τρεις κύριες πηγές καθώς και τέσσερις ιαματικές πηγές. Το έδαφος της είναι ηφαιστειογενές, πεδινό σε ένα μέρος του, που ευνοεί τις καλλιέργειες των αμπελιών, της φάβας, της ντομάτας, και της τοπικής μελιτζάνας, και βραχώδες από την πλευρά του ηφαιστείου.