大根島と江島は同一の火山島で、今から約１９万年前、噴火によってできました。溶岩の厚みは約８０ｍありますが、これは度重なる噴火により薄い溶岩層が重なってできたものです。

火山噴火が起こった頃は氷期にあたり、海面は少なくとも現在より６０ｍ以上も低下しており、溶岩は陸上に流れたものです。その後、海面の上昇と降下が繰り返され、最終的には１万年前以降、海面の著しい上昇に伴い、現在のような緩やかな丘の島となりました。

大塚山の麓には小さな洞窟状の窪みが見られることから、大根島の地底には、まだ他にも似たような洞窟が幾筋もあると考えられています。