Cutremurele au loc atunci când două secțiuni de rocă din scoarța Pământului se mișcă una împotriva celeilalte. Coaja Pământului și mantaua superioară, cunoscută în mod colectiv sub numele de litosferă, constă dintr-o serie de secțiuni separate sau plăci tectonice, în mișcare constantă una față de cealaltă. Forțele care propulsează aceste plăci sunt curenți de convecție care se ridică din pământul fierbinte, topit miez, prin mantaua plastică și către litosferă unde se răcesc și cad înapoi la nucleu. Cutremurele au loc atât în jurul limitelor acestor plăci, cât și în interiorul lor.
Stres
Mișcarea plăcilor tectonice face ca stresul să se acumuleze la limitele și în interiorul plăcilor. Deforma crusta printr-un proces de zdrobire, întindere sau ridicare. Stresul se acumulează peste ani, decenii, secole, mii sau milioane de ani. Deoarece stresul depășește puterea stâncii, stânca se rupe.
Defecte
O defecțiune este planul de-a lungul căruia se rup pietrele. Când pietrele se mișcă lateral una față de cealaltă, creează o defecțiune de alunecare. Un exemplu în acest sens este defectul San Andreas din California. Când o bucată de crustă cade în raport cu alta, aceasta este o eroare normală. Defecțiuni normale există de-a lungul granițelor văilor rift, cum ar fi Valea Morții în California și Valea Rinului în Germania. Când o bucată de crustă se deplasează deasupra sau sub alta, se creează o defecțiune la împingere. Defecțiunile de împingere au legat întregul bazin al Oceanului Pacific.
Ruptură
Ruptura este zona de rupere a rocilor în timpul unui cutremur. La sol, apare ca o fractură care se mișcă de-a lungul unei greșeli. O ruptură de 21 de picioare în lungime de-a lungul a 270 de mile de la San Andreas Fault a provocat cutremurul din San Francisco din 1906.
Propagare
Propagarea este mișcarea unei rupturi prin Pământ. În timpul cutremurului din 27 februarie 2010 din Maule din Chile, ruptura sa deplasat de-a lungul planului de avarie spre nord, sud și vest cu o viteză cuprinsă între 1 și 1,5 mile pe secundă.
Scuturarea solului
Propagarea rupturii deranjează rocile vecine. Această tulburare se deplasează în interiorul Pământului către suprafața sa și de-a lungul suprafeței sale în valuri de energie cunoscute sub numele de unde seismice. Acestea ajung la suprafața Pământului în impulsuri, provocând scuturarea solului și deteriorarea clădirilor.
Lichefiere
Scuturarea puternică a solului de-a lungul țărmurilor sau al malurilor râurilor slăbește coeziunea cerealelor și structura solului. Lipsit de rezistență, solul se comportă ca un lichid. Clădirile se scufundă în solul lichefiat în timp ce conductele și tancurile îngropate plutesc în sus, ca prin flotabilitate. Al doilea oraș din Noua Zeelandă, Christchurch, se află pe o vale veche a râului și mlaștină drenată. Lichefierea din timpul cutremurului din 22 februarie 2011 în Christchurch a făcut ca jumătate din oraș și suburbiile sale să nu fie locuibile.