Durante a fase principal de uma tempestade geomagnética, a corrente elétrica na magnetosfera cria uma força magnética que é empurrada para fora da fronteira entre a magnetosfera e o vento solar. A perturbação no meio interplanetário que aciona uma tempestade geomagnética pode ser uma ejeção de massa coronal (EMC) ou uma corrente de alta velocidade do vento solar proveniente de uma região da superfície do Sol com campo magnético fraco. A frequência de tempestades geomagnéticas aumenta e diminui com o ciclo das manchas solares. As tempestades impulsionadas por EMCs são mais comuns durante o máximo do ciclo solar e tempestades conduzidas por correntes de alta velocidade são mais comuns durante o mínimo do ciclo solar.

Existem vários fenômenos atmosféricos espaço que tendem a ser associados com ou são causados por uma tempestade geomagnética, como evento de partícula solar, correntes induzidas geomagneticamente, perturbações ionosféricas que causam a cintilação de rádio e radar, interrupção da navegação por bússola magnética e auroras em latitudes muito mais baixas do que o normal. Durante o chamado "Evento Carrington", em 1859, auroras foram vistas no Havaí e redes de telégrafos queimaram. Em 1989, uma tempestade geomagnética energizou linhas de transmissão de energia que interromperam a distribuição de energia elétrica na maior parte da província de Quebec, no Canadá, e causou auroras que puderam ser vistas no Texas, sul dos Estados Unidos. Estima-se que o prejuízo financeiro que um evento semelhante ao que ocorreu em 1859 causaria na civilização moderna poderia chegar a 2,6 trilhões de dólares. Existe uma probabilidade de 12% de que um evento parecido aconteça entre os anos de 2012 e 2022. Em 23 de julho de 2012, uma tempestade solar do "nível Carrington" foi observada e, por apenas duas semanas de diferença, o trajeto do fenômeno errou a trajetória da órbita da Terra. Informações sobre as observações deste evento foram compartilhadas publicamente pela primeira pela NASA em 28 de abril de 2014.