Tsunami's zijn het gevolg van een snelle verplaatsing van oceaanwater. De energie van de verplaatsing duwt een grote golf water over de oceaan met snelheden tot 500 mijl per uur - zo snel als een straaljager. Hoewel een tsunami op de open oceaan misschien alleen verschijnt als een stijging van een voet of twee, kan de golf een verwoestende en vernietigende impact hebben als deze een kustlijn bereikt.
De aarde bestaat uit een grootschalig netwerk van tektonische platen die constant in beweging zijn. Vaak is de verschuiving slechts een centimeter of twee per jaar. Soms bouwen krachten zich in de loop van de tijd op en vindt een verschuiving heftiger plaats als opgeslagen energie vrijkomt langs breuken of in diepe oceaantroggen waar platen botsen. Alle zeeën en landmassa's hebben breuklijnen, maar de Stille Oceaan staat bekend om een 'ring van vuur', een actief geologisch gebied waar aardbevingen, verschuivende korst en vulkanen veel voorkomen.
Als platen tegen elkaar botsen, ontstaan aardbevingen. Wanneer deze botsingen ervoor zorgen dat de ene plaat onder de andere schuift, treedt er een subductie-aardbeving op. De plotselinge en gewelddadige verticale verschuiving van de aardkorst veroorzaakt vaak een tsunami als tonnen oceaanwater omhoog worden gestuwd en de neerwaartse aantrekkingskracht van de zwaartekracht het water snel over de oceaan stuurt. Niet alle aardbevingen resulteren in een tsunami en niet alle tsunami's doorkruisen de hele oceaan. De schok van sommige aardbevingen wordt opgevangen door de oceaan en de omringende geografie van baaien en landmassa's dicteert hoe een tsunami zich voortbeweegt.
Subductie-aardbevingen zijn de meest voorkomende oorzaak van tsunami's, maar ze zijn niet de enige oorzaak. Andere verschuivingen die plaatsvinden in grote delen van de aardkorst kunnen ook een tsunami veroorzaken. Een aardverschuiving onder water of langs een kustlijn kan voldoende materiaal verplaatsen om de grote hoeveelheden water te verplaatsen die nodig zijn om een tsunami te creëren. Afkalvende gletsjers, die in een of meer massieve brokken barsten, duwen ook water in een tsunami. Onderwatervulkanen die zich in de buurt van het oppervlak voordoen, zijn sterk genoeg om water te verplaatsen en een tsunami te veroorzaken. Een zeldzame gebeurtenis is een oceanische aanval door een komeet of meteoor die kolommen water in alle richtingen stuurt van waar het object viel.
In een diepe oceaan is het verplaatste water misschien nauwelijks waarneembaar, maar de opgeslagen energie in een snel bewegende tsunami komt vrij als de golf of golfslag ondiep water bereikt. De golf vertraagt, maar de energie binnenin zorgt ervoor dat zijn hoogte toeneemt. De golftoppen bewegen sneller dan de basis, waardoor tsunami's snel stijgen en tot een hoogte van 30 voet of meer als ze land raken. De trog, of het laagste punt van een golf, bereikt als eerste de kustlijn. Terwijl het dat doet, wordt het water langs de kust zeewaarts getrokken en wordt de zeebodem nabij de kust tijdelijk blootgesteld, meestal ongeveer vijf minuten voordat de eerste kam toeslaat. Een tsunami wordt meestal ervaren als een reeks golven, een golftrein genoemd, die de destructieve aard van deze natuurrampen versterkt.