Kerak luar Bumi membentuk litosfer (kerak batu) tebal sekitar 100 km, terbagi menjadi puluhan hingga ratusan lempeng besar dan kecil. Lempeng ini bergerak dengan kecepatan beberapa sentimeter hingga 10 cm per tahun.
Di tempat lempeng bertabrakan atau bergesekan, batu mengalami tegangan konstan. Batu bersifat elastis dan dapat berdeformasi sampai batas tertentu, tetapi ketika tegangan yang diterapkan melebihi kekuatan batu, terjadi kegagalan mendadak. Pada patah, energi terakumulasi dilepaskan secara tiba-tiba sebagai gelombang seismik yang merambat keluar.
Gempa bumi memiliki tiga penyebab utama: gempa kompresi dari tabrakan lempeng, gempa geser-geser di mana lempeng meluncur ke samping, dan kerusakan normal dari tegangan. Sebagian besar gempa bumi besar dunia adalah gempa zona subduksi dari tabrakan lempeng.
Konveksi yang didorong panas di dalam Bumi juga relevan, dengan konveksi mantel mendorong gerakan lempeng. Proses ini berlanjut pada skala waktu geologis (jutaan tahun), membuat gempa bumi menjadi fenomena alam yang tak terhindarkan.