白頭山の噴火は、８９３年、９１７年、９４６年（巨大噴火）、１４１３年、１５９７年、１６６８年、１９０３年、１９２５年（小規模）が最後。５００年周期説を超えている。
９４６年の巨大爆発では日本の東北や奈良県に火山灰の痕跡地層がある。

山頂中央部は毎年３ミリ上昇しているという。これは地下マグマの圧力によるものとされている。マグマだまりの岩盤にマグマ地震の圧力や地震などでひびが入れば、マグマがその隙を通り噴火ということになる。

白頭山はプレート間干渉による火山ではないため、どうして火山があるのかについては、
ユーラシア大陸プレートに対して太平洋プレートが沈み込んでいるが、太平洋プレートのマントル遷移層スタグナントスラブ（太平洋プレートがマントルに沈み込んでいるところ）に、大きな穴が空いていることが発見され、その穴と白頭山の成因に関連性があると考えられている。

日本海寒帯気団収束帯（JPCZ）、大陸の寒気団が南下するに伴い、寒気団は白頭山に衝突、南北に分かれ、南に流れた寒気団は偏西風により日本海上へ、北へ流れた寒気団も日本海へ至り、再び大寒気団に変身、日本に暴風雪をもたらす。それほど大きな山でもある。