火山口是在過去210萬年的三次超級噴發中的最後一次爆發中形成的:第一次发生在210萬年前的哈克貝利嶺噴發(形成了島嶼公園火山口和哈克貝利嶺凝灰岩),第二次发生在130萬年前的梅薩瀑布噴發(形成了亨利福克火山口和梅薩瀑布凝灰岩(英语:Mesa Falls Tuff)),以及第三次发生大約在64万年前的熔岩溪噴發(形成了黃石火山口和熔岩溪凝灰岩(英语:Lava Creek Tuff))。[4]
黄石火山是蛇河-黄石热点(英语:Yellowstone hotspot)(Snake River Plain - Yellowstone hotspot)的一部分。该热点最早的一次是大约1600万年前,位置是现在的俄勒冈州和内华达州的边界附近。最近一次喷发是在60万年以前,它喷发后形成了黄石火山口(Yellowstone Caldera)。这一串共七次火山活动中心,扫过了上千公里的距离。然而并不是火山热点在移动,而是火山热点存在于上地幔之中,热点上方的北美大陆在移动(板块漂移)。
蛇河-黄石热点是在1600万年前突然出现的,与附近的哥伦比亚河玄武岩平原(Columbia River Basalt Plain)形成于同一时间。其成因通说是东太平洋的胡安·德富卡板块(Juan de Fuca)以小角度俯冲到北美板块的下方,富含水的胡安德富卡板块温度较低,替北美板块隔开了温度较高的地幔。在1600万年前,由于受重力的牵拉使得俯冲在北美板块之下的胡安德富卡板块发生断裂,沉入地幔中。高温的地幔在短时间内填补了胡安德富卡版块曾经占据的位置。剧烈的温差导致了在地幔上层靠近岩石圈的地方(约130km深)发生了剧烈的局部热循环。一个形成于地幔浅层的地幔热柱,即蛇河-黄石热点就出现了。
由于北美大陆西部的地壳被弧后拉张,地壳减薄破裂,形成了大片盆地-山岭区域(英语:Basin and Range Province)。在黄石附近,地幔热柱熔化岩石圈下层所产生的熔岩流就可以侵入含硅量66%-70%的地壳上层,将其部分熔化,形成了含硅量达到75%以上的流纹岩的岩浆。同时,岩石圈下层的熔岩流甚至可以直接喷出地表,在蛇河平原和哥倫比亞高原形成大規模的玄武岩省(英语:Columbia River Basalt Group)。含硅量75%的流纹岩的岩浆。由于含硅量大,这种岩浆粘度很高。其内部的气体形成气泡,但因被高粘度的岩浆包围,它们很难通过膨胀体积来减压。当这种岩浆在黄石下面聚集,里面的气体也越来越多,温度也越来越高。高温使得气体膨胀,但高粘度的岩浆阻止气体膨胀,因此其内部的压强变得非常的高。当高压的气体最终冲破大量的高粘度的岩浆喷出地表,就会形成猛烈而量大的超级火山爆发。
^Matthews, Naomi E.; Vazquez, Jorge A.; Calvert, Andrew T. Age of the Lava Creek supereruption and magma chamber assembly at Yellowstone based on 40Ar/39Ar and U-Pb dating of sanidine and zircon crystals. Geochemistry, Geophysics, Geosystems. 2015, 16 (8): 2508–2528. Bibcode:2015GGG....16.2508M. S2CID 131340369. doi:10.1002/2015GC005881.