桜島西部の横山にある城山（横山城跡）は古い時代に形成された台地であり、少なくとも約11万年前には陸地として存在していたと考えられているが、残りの大部分は姶良火砕噴火以後の後カルデラ火山活動によって形成された。

約3万年前[29]、現在の姶良カルデラを形成した大隅降下軽石と入戸火砕流・姶良Tn火山灰の噴出した破局噴火（姶良火砕噴火）によって現在の鹿児島湾の形が出来上がった（右衛星写真の鹿児島湾奥部、桜島より上の部分に相当）。桜島はこのカルデラ噴火の後に火山活動を開始した後カルデラ火山である。約2.6万年前、姶良カルデラの南縁で火山活動が開始し、安山岩やデイサイト質の溶岩を流出しながら成層火山を形成していった。この活動は2千年ほど続いたのち停止した（古期北岳火山）。1万年ほどの休止期間を置いて、約1.3万年前の桜島-薩摩テフラを噴出した噴火を皮切りに新規北岳火山が活動を開始した。以降プリニー式噴火を繰り返し、山体が更に成長していった。約4500年前から噴出源が南岳とその側火山（中岳や昭和火口）に移行し、ブルカノ式噴火による火山砂の堆積、溶岩流の形成の他、間欠的にプリニー式噴火が発生している。[30]
桜島-薩摩テフラ

約1.3万年前に発生した噴火によって噴出したテフラで、火砕物の総体積は11 km3(6.6 DRE km3)に及び、2.6万年前?現在までにおける桜島火山最大の活動であったとされている。火山爆発指数（VEI）は6。他の桜島火山起源のテフラで火砕物噴出量が2 km3を越えるイベントはないので、桜島-薩摩テフラは他のテフラとくらべ桁違いに大きい。この噴火によって、桜島の周囲10 km以内ではベースサージが到達したほか、現在の鹿児島市付近で2 m以上の火山灰が堆積しており、薩摩硫黄島などでも火山灰が確認されている[30]。
有史以降の噴火新期南岳の活動における溶岩流。なお図中の灰色は950年ごろの太平溶岩、紫色は1200年ごろの中岳噴出時のもの[31]。

30回以上の噴火が記録に残されており、特に文明、安永、大正の3回が大きな噴火であった。『薩藩地理拾遺集』においては708年（和銅元年）、『薩藩名勝考』においては716年（霊亀2年）、『神代皇帝記』においては717年（養老元年）、『麑藩名勝考』や『三国名勝図会』においては718年（養老2年）に桜島が湧出したとの説が紹介されている。現実的にはこの年代に桜島が形成されたとは考えられず、これらの説は桜島付近で起きた噴火活動を指すものとされる。

764年（天平宝字8年）から766年に海底からの噴火があり、『続日本紀』の天平宝字8年12月の箇所に「麑嶋」（鹿児島）における噴火の記述が残る[32]。

原文
是月。西方有声。似雷非雷。時当大隅・薩摩両国之堺。煙雲晦冥。奔電去来。七日之後乃天晴。於麑嶋信爾村之海。沙石自聚。化成三嶋。炎気露見。有如冶鋳之為。形勢相連望似四阿之屋。為嶋被埋者。民家六十二区。口八十余人。

現代語訳
この月、西方で音があった。雷に似ているが雷ではない。この時、大隅国と薩摩国の境が煙と雲で暗闇となり、雷電が迸った。7日後にようやく雲が去って天が晴れてみると「麑嶋信爾村」の海で砂礫が自然と集まり3つの島になっていた。炎や気が立ち上るありさまは、鍛冶の技のようである。連なる形はあずまやの屋根に似ている。島のために民家62戸が埋まり、80余人が犠牲となった
? 『続日本紀』巻第二十五

記述によれば、鹿児島湾海上において大音響や火焔とともに3つの島が生成したとされている[14]。島の詳細な位置は明確になっていないが桜島に関連した火山活動の一つと考えられており、「麑嶋」（鹿児島）が桜島を指しているとする説と、広く薩摩国と大隅国の境界地域を指しているとする説がある[33]。地質学的な調査により小林(1982)は、最初の活動で鍋山が出現し次いで長崎鼻溶岩が流出したとしている[34]。931年ごろ（承平年間）に書かれた『和名類聚抄』において、大隅国囎唹郡に「志摩」（島）という地名が登場する。これが具体的な地域としての桜島を指した最古の文献である[35]。

766年から1468年までの約700年間は歴史記録に記述が残されていないため噴火が無かったと考えられていたが[34]、その後の調査により、950年ごろに大平溶岩を形成する山頂火口からの噴火[36] や、1200年ごろの活動で中岳が形成されたとする研究がある[14]。
文明大噴火

1468年（応仁2年）に噴火したが被害の記録はない。その3年後、1471年（文明3年）9月12日に大噴火(VEI5)が起こり、北岳の北東山腹から溶岩（北側の文明溶岩）が流出し、死者多数の記録がある。2年後の1473年にも噴火があり、続いて1475年（文明7年）8月15日には桜島南西部で噴火が起こり溶岩（南側の文明溶岩）が流出した。さらに翌1476年（文明8年）9月12日には桜島南西部で再び噴火が起こり、死者多数を出し、沖小島と烏島が形成された[14]。

1509年6月2日（永正6年5月15日）、福昌寺の僧天祐が南岳山頂に鎮火を祈願する真鍮の鉾を立てた。この鉾は後に風雨により折損したため、1744年11月27日（延享元年10月24日）に銅の鉾として再建されている。戦国時代において桜島は島津氏の領地となっており、鹿児島湾を挟んで対峙していた肝付氏との争いの最前線として各所に城塞が築かれ兵が配置されていた。1571年12月6日（元亀2年11月20日）には肝付氏、禰寝氏、伊東氏の連合軍が100艘余りの船で桜島の各所を攻撃した。これに対して島津家久は横山、脇、瀬戸などに陣を構えて応戦している[15]。
安永大噴火詳細は「安永大噴火」を参照歌川広重『六十余州名所図会 大隅 さくらしま』1853年

1779年11月7日（安永8年9月29日）の夕方から地震が頻発し、翌11月8日（10月1日）の朝から、井戸水が沸き立ったり海面が紫に変色したりするなどの異変が観察された。正午ごろには南岳山頂付近で白煙が目撃されている。昼過ぎに桜島南部から大噴火が始まり、その直後に桜島北東部からも噴火が始まった。夕方には南側火口付近から火砕流が流れ下った。夕方から翌朝にかけて大量の軽石や火山灰を噴出し、江戸や長崎でも降灰があった。

11月9日（10月2日）には北岳の北東部山腹および南岳の南側山腹から溶岩の流出が始まり、翌11月10日（10月3日）には海岸に達した（安永溶岩）。翌年1780年8月6日（安永9年7月6日）には桜島北東海上で海底噴火が発生、続いて1781年4月11日（安永10年3月18日）にもほぼ同じ場所で海底噴火およびそれに伴う津波が発生し被害が報告されている。一連の海底火山活動によって桜島北東海上に燃島、硫黄島、猪ノ子島など6つの火山島が形成され安永諸島と名付けられた。島々のうちいくつかは間もなく水没したり、隣接する島と結合したりして、『薩藩名勝志』には八番島までが記されているという[37]。死者は150人を超えたが、最も大きい燃島（現・新島）には1800年（寛政12年）から人が住むようになった。

噴火後に鹿児島湾北部沿岸の海水面が1.5–1.8 m上昇したという記録があり、噴火に伴う地盤の沈降が起きたと考えられている。一連の火山活動による噴出物量は溶岩が約1.7立方km、軽石が約0.4立方kmにのぼった。VEIは4。薩摩藩の報告によると死者153名、農業被害は石高換算で合計2万3千石以上になった[33][38]。