Grzbiet powstaje w wyniku aktywności wulkanicznej związanej z plamą gorąca. Ponad nią przemieszcza się płyta litosfery – oceaniczna płyta pacyficzna. Grzbiet Hawajski nie jest grzbietem śródoceanicznym i nie zachodzi w nim rozrastanie się dna morskiego, ale aktywność plamy gorąca sprawia, że Archipelag Hawajski jest regionem intensywnego wulkanizmu wewnątrzpłytowego.
Najbardziej popularną hipotezę, dotyczącą geologicznej historii grzbietu hawajskiego, sformułował John Tuzo Wilson, kanadyjski geofizyk z University of Toronto, pionier badań w dziedzinie tektoniki płyt. Zgodnie z tą hipotezą wyspy łańcucha powstawały kolejno nad praktycznie nieruchomą plamą gorąca. Nowo powstały wulkan stopniowo traci aktywność, wskutek przesuwania się wraz z płytą oceaniczną dalej od plamy gorąca. Oddalająca się od plamy wyspa z wygasłym wulkanem ulega procesom wietrzenia i erozji, a następnie pogrąża się w oceanie. Skały wulkaniczne są porastane przez koralowce, w wyniku czego nawet po zatopieniu wyspy ponad powierzchnią morza może pozostać atol. Łańcuch kolejno zatapianych w ten sposób wysp wulkanicznych utworzył grzbiet podmorski.