Обидва конуса вулкана виникли в пізньому плейстоцені на п'єдесталі більш давнього щитового вулкана діаметром 22 км і представляли собою зрослі стратовулкани з подібною морфологією. Подальший розвиток було пов'язано з формуванням на початку голоцену потужної зони регіонального базальтового вулканізму. В історичний час відомі виверження 1740, 1769, 1788—1790, 1793, 1904, 1931, 1939—1941, 1954, 1975—1976, 2012 років. В основному це були слабкі попільні викиди з центрального кратера, іноді в центральному кратері відзначалася поява лавового озера. У історичний час проходить лише три тріщинних виверження з великою кількістю виверженого матеріалу: У 1940 р відбулося виверження, в ході якого на висоті 1950 м на південно-західному схилі стався бічний прорив, утворився шлаковий конус і вилився лавовий потік.

З вершини відкривається чудова кругова панорама вулканів Ключевський групи, гірських хребтів і долини річки Камчатки, ланцюжки та групи старих шлакових конусів і конуси Нових Толбачинских вулканів, що виникли в результаті великого тріщинного Толбачинского виверження в 1975—1976 р. Велике тріщинне Толбачинске виверження сталося на широкому лавовому плато — Толбачинскому долу, що примикає до підніжжя вулкана Толбачик, через тріщини, утворені над магматичним вогнищем, що знаходяться на глибині 60-70 км. Воно представлено Північним і Південним проривами, що виникли на відстані 18 і 28 км південніше кратера Плоский Толбачик. Виверження почалося 6 липня 1975 і закінчилося 10 грудня 1976 року. Протягом 17 місяців відбувався вилив вузьких базальтових лав у Південному прориві. На великій площі була знищена рослинність, засипані попелом озера та струмки.

Північний прорив представлений ланцюжком з трьох шлакових конусів, витягнутих у північно-східному напрямку лавовими потоками і попело-лавовим покровом площею 10 кв.км. Висота конусів 330 м, 300 м, 150 м. Схили конусів порівняно рівні, покриті попело-шлаковим матеріалом. На поверхні зустрічаються вулканічні бомби різної форми і розмірів. Південний прорив представлений одним шлаковим конусом заввишки 165 м і широкими лавовими полями площею 39,5 кв. км. Лави дуже різноманітні по морфології і структурі (плоскоглибові, пластинчасті, хвилясті та ін.).

Нове тріщинне виверження почалося 27 листопада 2012 року з відкриття тріщини завдовжки близько 5 км в декількох кілометрах південніше кальдери. Тріщина простягнулася від прориву 1940 року. Активність була зосереджена в двох розташованих на тріщині центрах — Верхньому (на висоті близько 2000 м) і Нижньому (на висоті близько 1500 м). Незабаром 29 листопада 2012 виверженню привласнений червоний (найвищий) код авіаційної небезпеки, проте вже наступного дня код змінений на помаранчевий, так як в ході обльоту був з'ясований характер виверження — вилив дуже рідкої лави з незначними попільними викидами. 4 грудня виверження ще продовжувалося, реєструвалася сильна сейсмічна активність, з Південного прориву стався сильний викид попелу заввишки 4 км, попільний шлейф зносився вітром на південний схід. Через чотири дні після початку виверження Верхній центр припинив діяльність, встигнувши вилити лавовий потік завдовжки близько 9 км. Шлакові конуси на Верхньому центрі не встигли сформуватися. Нижня тріщина продовжує свою діяльність, спостерігається вилив протяжних (до 17 км) лавових потоків і зростання шлакових конусів. 17-18 грудня 2012 року східна частина одного з шлакових конусів була майже дощенту зруйнована серією потужних вибухів. За оцінками фахівців, виверження буде довготривалим.