Với khối lượng riêng 1,2 g/cm3, Miranda là vệ tinh ít đặc nhất của Sao Thiên Vương, cho thấy cấu tạo của nó có thể gồm hơn 60% nước đá. Có khả năng bề mặt của Miranda hầu hết là băng, còn phía bên trong chứa khoáng vật silicat và các hợp chất hữu cơ với mật độ loãng.

Bề mặt của Miranda có những khu vực chắp vá với địa hình đứt gãy, cho thấy hoạt động địa chất với cường độ mạnh trong quá khứ, cũng như những hẻm núi đan xen nhau. Nguyên nhân dẫn đến những hoạt động địa chất trong quá khứ của Miranda được cho là sự nóng lên do thủy triều ở một thời điểm khi mà quỹ đạo của nó lệch hơn so với hiện tại do sự cộng hưởng quỹ đạo với Umbriel.[12]. Độ lệch tâm quỹ đạo tăng gây ra sự ma sát thủy triều do những lực thủy triều khác nhau theo thời gian từ Sao Thiên Vương, từ đó khiến cho phía bên trong vệ tinh này nóng lên.

Miranda cũng có thể đã từng cộng hưởng quỹ đạo với Ariel theo tỷ lệ 5:3, gây ra sự nóng lên ở bên trong vệ tinh này. Tuy nhiên sự nóng lên do việc cộng hưởng với Umbriel được cho là vẫn mạnh hơn gấp ba lần.[12]

Một giả thiết được đưa ra sau khi Voyager 2 bay ngang qua Miranda cho rằng vệ tinh này từng bị đập vỡ bởi một cú va chạm mạnh, sau đó các mảnh vỡ tập hợp lại với nhau, trong đó những mảnh đặc hơn chìm xuống và tạo nên những hình dạng kỳ lạ như ngày nay.[11]