Los tsunamis consisten en una serie de ondas generadas por una perturbación a gran escala en el mar. La mayor parte tiene su origen en terremotos submarinos, aunque también los hay que están causados por vulcanismo, deslizamientos submarinos o en mucha menor medida por impactos de asteroides.
Al generarse un tsunami, su energía es distribuida en una columna de agua desde la superficie hasta el fondo. El tsunami consiste en una serie de ondas de gran longitud, las cuales se emiten en todas direcciones desde el área fuente, de un modo similar a las ondas que se forman al dejar caer una piedra en un estanque.
Tanto la longitud de onda de las ondas que constituyen el tsunami como su periodo dependerán del mecanismo que genere la perturbación, así como de las dimensiones del lugar de origen (que no serán iguales si se trata de un terremoto o de un deslizamiento).
El periodo de las ondas de tsunami suele oscilar entre los 5 y 90 minutos, presentando sus crestas varios miles de kilómetros de largo y separándose las unas de las otras por un espacio de pocas decenas a cientos de kilómetros mientras se desplazan por el océano.
Uno de los aspectos más significativos de los tsunamis producidos por eventos terrestres son sus dimensiones: en el océano profundo, la longitud de onda suele ser como máximo de 200 km y la altura de las ondas (diferencia entre cresta y valle) generalmente no supera el metro, siendo en la mayor parte de los casos de pocos centímetros. Por esta razón, los pasajeros situados en embarcaciones que navegan en aguas profundas no advierten la presencia del tsunami, el cual sólo provoca un ascenso y descenso suave de la superficie marina.
Algunos de los eventos más destructivos de este tipo han sido completamente indetectables a pocas decenas de kilómetros de las costas arrasadas. Por esta razón, en alta mar, los tsunamis producidos por fenómenos terrestres (seísmos, vulcanismo, deslizamientos) no pueden ser diferenciados de las olas ordinarias que se producen lejos de las costas.
Además, su velocidad es directamente proporcional a la profundidad del agua: en los océanos más profundos la velocidad de la onda es como máximo de 800 km/h, similar a la de una aeronave comercial; en océanos de 4000 metros de profundidad, la onda se desplaza a una velocidad de 700 km/h.
Cuando alcanzan las costas suelen hacerlo en un conjunto de crestas y valles de agua, produciéndose cada llegada de una onda con una separación temporal de 10 a 45 minutos.
Es precisamente en la costa en donde se manifiesta la energía contenida en el tsunami: el menor volumen (profundidad) de agua existente conlleva una "compresión" de la onda, de tal forma que su longitud de onda disminuye y la energía es dirigida hacia arriba, incrementandose considerablemente la altura de las olas. De este modo, una onda de 1 metro de altura situada en el océano profundo puede aumentar su altura hasta los 30-35 metros al alcanzar la costa. Los efectos que ésta produzca dependerán -además de su altura- de cómo se halle distribuida su energía, la trayectoria de las ondas con respecto a la línea de costa y la geometría y topografía de dicha costa.
Los científicos pueden predecir el tiempo que un tsunami tardará en alcanzar la costa basándose en el fenómeno que produce la perturbación, en la topografía submarina y en la situación y características de las zonas costeras.