คลื่นสึนามิเกิดจากการไหวสะเทือนของเปลือกโลกที่ประกอบขึ้นด้วยแผ่นเปลือกโลก (tectonic plates) หลายๆ แผ่นเชื่อมต่อกัน เมื่อใดที่แผ่นเปลือกโลกเคลื่อนที่เข้าหากัน หรือแยกออกจากกันจะก่อให้เกิดแผ่นดินไหวโดยความรุนแรงจากการสั่นสะเทือนของเปลือกโลกจะมีมากน้อยแตกต่างกันไปแต่ละคราว บริเวณที่เป็นแนวรอยต่อของแผ่นเปลือกโลกจึงมักเกิดแผ่นดินไหวขึ้นบ่อยครั้ง โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ในบริเวณที่ขอบของแผ่นเปลือกโลกแผ่นหนึ่งเลื่อนตัวมุดลงไปใต้ขอบของแผ่นเปลือกโลกอีกแผ่นหนึ่ง จะทำให้เกิดแผ่นดินไหวที่รุนแรงใต้พื้นท้องทะเล และมหาสมุทร ซึ่งปลดปล่อยพลังงานมหาศาลออกมา ทำให้มวลน้ำในมหาสมุทร เกิดการเคลื่อนไหวกลายเป็นคลื่นขนาดใหญ่ แผ่กระจายเป็นวงกว้างออกไปจากบริเวณที่เป็นจุดศูนย์กลาง ของแผ่นดินไหว
ถึงแม้ว่าการเกิดคลื่นสึนามิส่วนใหญ่จะมีสาเหตุมาจากการเกิดแผ่นดินไหวอย่างรุนแรงใต้พื้นท้องมหาสมุทร แต่ถ้ามีสาเหตุอื่นที่ทำให้เกิดคลื่นขนาดใหญ่ในท้องทะเลโดยมิใช่จากการกระทำของลมพายุแล้ว ก็ถือเป็นคลื่นสึนามิได้เช่นกัน