Fase 1: Opbouw van spanning leidt tot een onderzeese aardbeving
Het aardoppervlak bestaat uit losse platen die ten opzichte van elkaar kunnen bewegen. De grenzen van de platen lopen grotendeels door zee. Waar de platen langs elkaar schuren, tegen elkaar botsen of onder elkaar schuiven, treden grote spanningen in de aardkorst op. De spanning bouwt zich geleidelijk op, tot hij onhoudbaar wordt. Als de spanning zich ontlaadt, ontstaan er enorme schokgolven die de aardkorst heftig in trilling brengen. Soms is de aardbeving zo groot dat een aardplaat in zijn geheel een stuk omhoog wordt getild.
Op het land zijn zulke spanningsontladingen voelbaar als een aardbeving. Vindt de beving op de zeebodem plaats, dan wordt de energie van de trillende bodem overgebracht op de bovenliggende waterkolom. Komt de zeebodem in zijn geheel omhoog, dan wordt ook de bovenliggende waterkolom zelf ook een stuk omhoog geduwd.
Meestal zijn alleen spanningen die opgebouwd worden als een oceanische plaat onder een continentale plaat schuift (zogenaamde subductie) groot genoeg om een tsunami te laten ontstaan. Er is hiervoor een beving oftewel spanningsontlading nodig met een kracht van minstens 7,5 op de schaal van Richter.
Fase 2: De waterkolom komt in beweging
Door opname van de kinetische energie van de aardbeving begint ook de waterkolom boven het epicentrum van de beving te trillen. Zet de trilling helemaal door naar boven dan ontstaat er een cirkelvormige rimpeling aan het wateroppervlak. De tophoogte van de golven bedraagt slechts enkele decimeters. Als de zeebodem zich hoog opheft kan de tophoogte van de rimpeling enkele meters bedragen. Op volle zee is zo'n hoogteverandering nauwelijks merkbaar; schepen varen er gewoon doorheen. De beving brengt echter een groot watergebied in beweging: hoe klein de rimpeling ook oogt, omdat hij zich over een groot gebied uitstrekt bevat hij zeer veel energie.
Fase 3: Rimpelingen aan het wateroppervlak beginnen zich horizontaal te verplaatsen
Omdat de zwaartekracht aan het omhoog bewegende water trekt, wordt de verticaal gerichte kinetische energie van de aardbeving omgezet in een horizontale beweging. Als gevolg hiervan, en door nieuwe trillingen die door de aarde aan het water worden doorgegeven, splitst de ontstane rimpeling zich op in meerdere golven, die zich van het epicentrum van de beving verwijderen. De golven hebben dezelfde kringvorm en vertonen hetzelfde gedrag als de kringen die ontstaan als men een steen in een vijver gooit.
Fase 4: De golven verwijderen zich met grote snelheid van het epicentrum
De golven verwijderen zich met hoge snelheid (tot 800 km p/u) van het epicentrum van de beving vandaan, maar de verwijderingssnelheden zijn niet overal even groot. In het algemeen geldt dat golven die zich over diep water verplaatsen een grotere snelheid hebben dan golven die zich over ondiep water verplaatsen. Ondiep water remt de golfsnelheid namelijk af. De tsunamigolf die in de richting van de open oceaan gaat verwijdert zich dus sneller van het epicentrum dan de tsunami die zich in de richting de kust verplaatst. Deze golf reist immers over de steeds ondieper wordende continentale plaat en zal onderweg meer weerstand ondervinden, waardoor zijn snelheid steeds verder afneemt.
De snelheid waarmee een tsunami over zee reist, is ook afhankelijk van de kracht van de aardbeving: hoe sterker de schokgolven hoe groter de aan het water afgegeven hoeveelheid energie en hoe sneller de golfverplaatsing.
De voortplantingssnelheid van de golf is wiskundig te berekenen. De snelheid is namelijk de wortel uit de diepte (in meters) x de zwaartekrachtversnelling (9,8 m/s2). Als de waterdiepte 1000 meter is, zal de golf met een snelheid van ongeveer 356 kilometer per uur over het wateroppervlak rollen (wortel uit 1000 x 9,8 m2/s2 = 99 m/s = 356 km/uur). De golf die vlak bij de kust op een waterdiepte stuit van 10 meter zal zich met een snelheid van 35,6 kilometer per uur verplaatsen.
Fase 5: De golven naderen de kust en veranderen in een rolgolf (tsunami)
Zodra de golf de ondiepe kustzone nadert, begint het zogenaamde grondeffect op te treden. De voorkant van de golf wordt door de weerstand die hij van de oplopende bodem ondervindt geremd, terwijl de achterkant van de golf nog de volledige snelheid heeft. Hierdoor wordt de golf in elkaar gedrukt, waardoor de achterkant over voorkant van de golf heen gaat lopen. De golf verandert in een in kracht toenemende rolgolf oftewel tsunami.
Fase 6: Golfsnelheid wordt omgezet in golfhoogte
De oplopende kustlijn zorgt ervoor dat de rolgolf verder in hoogte toeneemt. Weerstand die het water van de bodem ondervindt drukt de golf in elkaar, met als gevolg dat die meer energie krijgt. Op een gegeven moment loopt de achterkant van de golf als het ware tegen de voorkant op, waardoor de golf nog verder in hoogte toeneemt. Het klimmen van de golf veroorzaakt zuiging aan de voorkant, waardoor zeewater dat zich tussen de tsunami en de kust bevindt in de golf omhoog wordt getrokken. De kustlijn trekt zich nu in korte tijd tientallen tot honderden meters terug. Even lijkt het eb te worden, een situatie die een minuut of tien kan duren.
Fase 7: De tsunami overspoelt het land en richt verwoestingen aan
Als de supergolf uiteindelijk de kust bereikt, rolt hij als een muur van water over het land heen, alles verwoestend wat hij op zijn weg tegenkomt. Zo'n muur van water kan enkele meters tot wel dertig meter hoog zijn. Het achteropkomende water stuwt de watermuur voort met een onvoorstelbare kracht. Palmbomen zijn veerkrachtig en lijken nog het beste bestand tegen de kracht van het water. Maar huizen, auto's en mensen worden als speelgoed meegesleurd.
Wie deze extreem krachtige golf overleeft, is nog niet in veiligheid. Als de golf is uitgeraast trekt het water trekt zich namelijk weer terug naar zee, met bijna evenveel kracht als het gekomen is. Tegen de zuigende werking van het water is vrijwel niets bestand. Bovendien moet men er rekening mee houden dat de eerste krachtige golf gevolgd kan worden door meerdere tsunami's; soms krachtiger, maar meestal minder krachtig dan de eerste.
