Image satellite du Popocatepetl en 2009.

 

Vue du Popocatepetl fumant en 2008.

Le Popocatepetl est précédé durant le Pléistocène par trois cônes volcaniques, dont le Ventorrillo constitue l'un des restes et le dernier étant El Fraile situé juste au nord du cône actuel[1]. Ils ont disparu par effondrement et leurs débris recouvrent les environs au sud du volcan[1]. Le cône actuel a commencé à se former à la suite de la disparition du précédent il y a 23 000 ans[2]. Il s'est ensuivi une période de plusieurs milliers d'années marquée par des explosions beaucoup plus puissantes que celles survenues depuis 1 200 ans[2], dont trois éruptions majeures de nature plinienne survenues depuis le milieu de l'Holocène, la dernière s'étant produite vers 800[1]. Ces éruptions se sont traduites par d'importantes nuées ardentes qui ont donné naissance à des lahars ayant comblé les vallées au pied de la montagne[1].

À partir de celle de 1345 à 1347, les éruptions du Popocatepetl sont mentionnées dans les codex des Aztèques[3]. Avec la conquête de l'Amérique centrale par les Espagnols à partir de 1519, les Européens prennent le relais des observations des éruptions du volcan[3]. Ainsi, de 1345 à la dernière, toujours en cours, débutée le 9 janvier 2005, 37 éruptions se sont produites sur le volcan[3]. Elles se traduisent généralement par des explosions d'indice d'explosivité volcanique compris entre 1 et 2 qui émettent des panaches volcaniques[3],[4]. Des nuées ardentes se forment lors de certaines éruptions et peuvent produire des lahars[3]. Des dômes de lave peuvent aussi se mettre en place comme lors de celle de 1919 à 1922[3]. Entre chaque éruption, l'activité fumerollienne est fréquente depuis le cratère[5].

L'éruption la plus puissante des temps historiques s'est produite du 5 mars 1996 au 22 novembre 2003[3]. D'indice d'explosivité volcanique de 3, elle voit la croissance d'un dôme de lave qui explose en produisant des panaches volcaniques et des nuées ardentes[3],[4]. Les dépôts de cendre sont mobilisés pour former des lahars[4] et des coulées de lave sont observées[3]. Au total, plus de 28 × 106 m3 de lave sont émis[3]. Une explosion au sommet du volcan tue cinq alpinistes le 30 avril 1996[4]. C'est la seule éruption connue de ce volcan ayant entraîné des dégâts et des morts malgré l'évacuation des populations menacées[3], au total 75 000 personnes[4],[6]. Bien que faiblement explosives et ayant des conséquences localisées, ses éruptions menacent plusieurs dizaines de millions d'habitants vivant à proximité, notamment dans les agglomérations de Mexico et de Puebla[5].

Le 3 juin 2011 marque un regain d'activité dans l'éruption en cours depuis le 9 janvier 2005 avec une forte sismicité et l'émission, à partir de 6 h 54, d'un panache de cendres de trois kilomètres de haut[7] en direction de l'ouest puis de Puebla[8].

En 2013, on observe un pic d'activité depuis le mois de mai[9], qui a conduit les autorités mexicaines du CENAPRED à augmenter le niveau d'alerte volcanique à « Jaune stade 3 » le 10 mai 2013[10], qui est le dernier avant l'évacuation des populations[11], et à annuler plusieurs vols au départ ou à destination de Mexico depuis le 4 juillet[12].

Le 27 mars 2016, un nuage de cendres s'élève à 2 000 mètres d'altitude. Dans la nuit du 15 au 16 décembre 2018 le volcan est secoué par une violente explosion, sans que celle-ci soit considérée comme dangereuse pour la population. Les caméras de surveillances captent l’événement[13].

Une nouvelle explosion, le 9 janvier 2020, propulse un nuage de cendres à plus de 8 000 mètres d'altitude.

La première ascension du Popocatepetl est le fait de Chalchiuhtzin en 1287[14] (selon d'autres sources en 1289[15]).

Une expédition aztèque envoyée par Moctezuma II entre 1502 et 1519 a pour but l'ascension de la montagne mais obtient un résultat limité : seuls deux des dix guerriers survivent[15].

Les premiers Européens à en faire l'ascension sont ceux de l'expédition menée par Diego de Ordás en octobre 1519[16],[17],[15] lors de l'avancée des conquistadors d'Hernán Cortés en direction de Tenochtitlan, capitale de l'empire aztèque. Cette ascension était motivée par l'extraction du soufre dans le cratère du volcan, cet ingrédient étant indispensable pour la fabrication de la poudre à canon.

Des monastères construits au début du XVIe siècle et situés sur les flancs du volcan sont classés sur la liste du patrimoine mondial.