นิยามของทุพภิกขภัยบอกได้โดยใช้สามสิ่งเป็นเกณฑ์ มีทั้งที่ใช้อุปทานอาหารเป็นเกณฑ์ ที่ใช้การบริโภาคอาหารเป็นเกณฑ์ และที่ใช้อัตราการตายเป็นเกณฑ์ บางนิยามของทุกภิกขภัยมีดังนี้

• "ภาวะขาดแคลนอาหารอย่างกว้างขวางซึ่งนำไปสู่อัตราการตายที่เพิ่มสูงขึ้นมากในภูมิภาค"[8]
• "การที่ปริมาณอาหารลดลงอย่างรุนแรงเฉียบพลัน ทำให้เกิดความหิวโหยอย่างกว้างขวาง"[9]
• "การลดลงเฉียบพลันของระดับการบริโภคอาหารในประชากรจำนวนมาก"[10]
• "อัตราการตายสูงผิดปกติอันเกิดจากภัยคุกคามรุนแรงผิดปกติอันเกิดแก่ปริมาณการบริโภคอาหารในประชากรบางส่วน"[11]
• "ชุดสภาพซึ่งเกิดขึ้นเมื่อประชากรจำนวนมากในภูมิภาคไม่สามารถได้รับอาหารเพียงพอ ทำให้เกิดภาวะทุโภชนาการรุนแรงอย่างกว้างขวาง"[12]

การขาดแคลนอาหารในประชากรอาจเกิดขึ้นจากการขาดอาหารหรือความลำบากในการแจกจ่ายอาหาร หรือทุพภิกขภัยอาจทวีความเลวรายลงโดยความผันผวนของสภาพอากาศตามธรรมชาติและโดยสภาพทางการเมืองแบบสุดโต่งที่เกี่ยวข้องกับรัฐบาลอันปกครองอย่างกดขี่หรือการสงคราม หนึ่งในทุกภิกขภัยในประวัติศาสตร์ที่ใหญ่ที่สุดตามสัดสวน คือ ทุพภิกขภัยครั้งใหญ่ในไอร์แลนด์ ซึ่งเริ่มใน ค.ศ. 1845 เพราะเกิดโรคระบาดในมันฝรั่งและเกิดขึ้นแม้แต่กับอาหารที่ถูกขนส่งจากไอร์แลนด์ไปยังอังกฤษ มีเพียงชาวอังกฤษเท่านั้นที่มีเงินซื้ออาหารที่ราคาสูงขึ้นได้ นักประวัติศาสตร์ล่าสุดได้ทบทวนการประเมินในหัวข้อที่ว่า ชาวอังกฤษสามารถดำเนินการควบคุมมากได้ในระดับใดในการลดทุพภิกขภัย จนพบว่า พวกเขาได้ช่วยเหลือมากกว่าที่เคยเข้าใจกันมา

คำอธิบายแบบเก่าเกี่ยวกับสาเหตุของทุพภิกขภัยจนถึง ค.ศ. 1981 นั้น เป็นข้อสันนิษฐานความเสื่อมถอยของการมีอาหาร (FAD) สมมติฐานคือว่า สาเหตุหลักอันเป็นศูนย์กลางของการเกิดทุพภิกขภัยทุกครั้งเป็นเพราะมีปริมาณอาหารลดลง[13] อย่างไรก็ตาม ข้อสันนิษฐานนั้นไม่อาจอธิบายได้ว่า เหตุใดจึงมีเพียงประชากรบางส่วนเช่นแรงงานเกษตรกรที่ได้รับผลกระทบจากทุพภิกขภัย ขณะที่กลุ่มอื่นกลับไม่ได้รับผลกระทบแต่อย่างใด[14]

จากการศึกษาในทุพภิกขภัยล่าสุด ทำให้การมีบทบาทสำคัญของ FAD ได้ถูกตั้งคำถามนับแต่นั้น และได้มีการเสนอว่า กลไกสาเหตุของชนวนเหตุการขาดแคลนอาหารนั้นมีตัวแปรหลายตัวนอกเหนือไปจากการเสื่อมถอยของการมีอาหารเท่านั้น ตามมุมมองนี้ ทุพภิกขภัยเป็นผลมาจากการเข้าถึงทรัพยากร (entitlement) มีทฤษฎีได้รับการเสนอโดยใช้ชื่อ "ความล้มเหลวในการแลกเปลี่ยนการเข้าถึงทรัพยากร" หรือ FEE[14] ซึ่งประชากรหนึ่งคนอาจมีสินค้าโภคภัณฑ์หลายชนิดซึ่งสามารถนำไปแลกเปลี่ยนกับสินค้าโภคภัณฑ์อื่นที่ผู้นั้นต้องการได้ในเศรษฐกิจตลาด การแลกเปลี่ยนนี้สามารถเกิดขึ้นได้ผ่านการแลกเปลี่ยน หรือการผลิต หรือทั้งสอง การเข้าถึงทรัพยากรเหล่านี้เรียกว่า การเข้าถึงทรัพยากรอิงการแลกเปลี่ยนหรืออิงการผลิต ตามมุมมองที่ถูกเสนอนี้ ทุพภิกขภัยเกิดขึ้นเนื่องจากความล้มเหลวในความสามารถของบุคคลในการแลกเปลี่ยนการเข้าถึงทรัพยากรของผู้นั้น[14] ตัวอย่างของทุพภิกขภัยตามทฤษฎี FEE คือ ความไร้ความสามารถของแรงงานเกษตรที่จะแลกเปลี่ยนการเข้าถึงทรัยากรพื้นฐาน นั่นคือ การแลกเปลี่ยนแรงงานกับข้าวเมื่อเขาถูกว่าจ้างนั้นกลายเป็นเอาแน่เอานอนไม่ได้หรือถูกขจัดไปอย่างสมบูรณ์[14]

บางปัจจัยทำให้บางภูมิภาคมีโอกาสเสี่ยงต่อการเกิดทุพภิกขภัยง่ายกว่าภูมิอาคอื่น ปัจจัยเหล่านี้รวมถึง

• ความยากจน
• สาธารณูปโภคพื้นฐานทางกายภาพที่ไม่เหมาะสม
• สาธารณูปโภคพื้นฐานทางสังคมที่ไม่เหมาะสม
• ระบอบการเมืองอันกดขี่
• รัฐบาลที่อ่อนแอหรือขาดการเตรียมรับมือ

ในบางกรณี อาทิ การก้าวกระโดดไปข้างหน้าในจีน (ซึ่งก่อให้เกิดทุพภิกขภัยที่มีผู้เสียชีวิตมากที่สุดในประวัติศาสตร์), เกาหลีเหนือในกลางคริสต์ทศวรรษ 1990 หรือซิมบับเว ทุพภิกขภัยสามารถเกิดขึ้นได้อันเป็นผลมาจากนโยบายรัฐบาลโดยไม่ได้ตั้งใจ มาลาวียุติทุพภิกขภัยในประเทศได้โดยการสงเคราะห์เงินอุดหนุนเกษตรกรโดยขัดต่อการจำกัดของธนาคารโลก[6] ระหว่างทุพภิกขภัยในเอธิโอเปีย ค.ศ. 1973 อาหารถูกขนย้ายจากวอลโลไปยังเมืองหลวง อาดดิสอาบาบา ที่ซึ่งอาหารที่ขายที่นั่นสามารถขายได้ในราคาสูงกว่า ในช่วงปลายคริสต์ทศวรรษ 1970 และต้นคริสต์ทศวรรษ 1980 พลเมืองที่อยู่ภายใต้การปกครองแบบเผด็จการในเอธิโอเปียและซูดานประสบกับทุพภิกขภัยครั้งใหญ่ แต่รัฐที่เป็นประชาธิปไตยอย่างบอตสวานาและซิมบับเวกลับไม่ได้รับผลกระทบ แม้ว่าทั้งสี่ประเทศจะประสบมีปริมาณการผลิตผลิตอาหารระดับชาติลดลงอย่างรุนแรงก็ตาม ในโซมาเลีย เกิดทุพภิกขภัยขึ้นเพราะเป็นรัฐที่ล้มเหลว

ทุพภิกขภัยหลายครั้งเกิดจากความไม่สมดุลกันระหว่างปริมาณการผลิตอาหารเปรียบเทียบกับขนาดประชากรของประเทศซึ่งมีประชากรเกินกว่าที่ประเทศนั้นจะสามารถรองรับได้ ในอดีต ทุพภิกขภัยเกิดขึ้นจากปัญหาทางเกษตรกรรม เช่น ภัยแล้ง การเก็บเกี่ยวล้มเหลว หรือโรคระบาด การเปลี่ยนแปลงของรูปแบบสภาพอากาศ ความไร้ประสิทธิภาพของรัฐบาลในยุคกลางในการรับมือกับวิกฤตการณ์ สงครามและโรคติดต่อระบาดทั่ว อย่างเช่น การระบาดของกาฬโรคในทวีปยุโรป เป็นเหตุให้เกิดทุพภิกขภัยนับหลายร้อนครั้งในยุโรปในยุคกลาง รวมทั้ง 95 ครั้งในอังกฤษ และ 75 ครั้งในฝรั่งเศส[15] ในฝรั่งเศส สงครามร้อยปี การเก็บเกี่ยวที่ไม่ได้ผลและโรคระบาดทั่วลดประชากรลงถึงสองในสาม[16]

ทุพภิกขภัยมักเกี่ยวข้องกับเกษตรกรรมเพื่อยังชีพ การขาดการทำเกษตรกรรมในพื้นที่ที่มีเศรษฐกิจแข็งแกร่งไม่ได้ก่อให้เกิดทุพภิกขภัย เช่น รัฐแอริโซนาและพื้นที่ที่มั่งคั่งอื่น ๆ ได้นำเข้าอาหารส่วนใหญ่เข้ามา เพราะพื้นที่เหล่านี้สามารถผลิตสินค้าทางเศรษฐกิจมากพอจะแลกเปลี่ยนได้

ทุพภิกขภัยยังอาจเกิดจากภูเขาไฟระเบิดก็ได้ การระเบิดของภูเขาไฟแทมโบราใน ค.ศ. 1815 ในอินโดนีเซีย ทำให้การเก็บเกี่ยวไม่ได้ผลละทุพภิกขภัยทั่วโลกและทำให้เกิดทุพภิกขภัยครั้งร้ายแรงที่สุดในคริสต์ศตวรรษที่ 19 (ดูเพิ่มที่ ปีไร้ฤดูร้อน) มติปัจจุบันของประชาคมวิทยาศาสตร์คือ ละอองลอยและฝุ่นที่ปลดปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศข้างบนทำให้อุณหภูมิโลกเย็นลงโดยการป้องกันพลังงานจากดวงอาทิตย์มิให้ลงมาถึงพื้นดิน กลไกเดียวกันยังถูกใช้อธิบายว่าเกิดขึ้นหลังอุกกาบาตขนาดมโหฬารพุ่งชนโลกและทำให้เกิดการสูญพันธุ์ครั้งใหญ่ของสิ่งมีชีวิต

ความเสี่ยงการเกิดทุพภิกขภัยในอนาคต

หนังสือพิมพ์เดอะการ์เดียนรายงานว่า ใน ค.ศ. 2007 พื้นที่เกษตรกรรมประมาณ 40% ของโลกด้อยคุณภาพลงอย่างรุนแรง[17] หากแนวโน้มการเสื่อมโทรมของดินดำเนินต่อไปในแอฟริกา ก็อาจเป็นไปได้ว่าแอฟริกาจะสามารถผลิตอาหารเลี้ยงประชากรทวีปได้เพียง 25% เมื่อถึง ค.ศ. 2025 ตามข้อมูลของสถาบันทรัพยากรฑรรมชาติในแอฟริกา[18] โดยมหาวิทยาลัยสหประชาชาติที่ตั้งอยู่ในกานา ถึงปลาย ค.ศ. 2007 ผลผลิตการเกษตรได้ถูกนำไปใช้เป็นเชื้อเพลิงชีวภาพมากขึ้น[19] ขณะที่ราคาน้ำมันโลกอยู่ที่เกือบ 100 ดอลล่าร์สหรัฐต่อบาร์เรล[20] ได้ผลักดันให้ราคาธัญพืชพืชที่ใช้เลี้ยงสัตว์ปีกและวัวนมและปศุสัตว์อื่นมีราคาสูงขึ้น ทำให้ราคาข้าวสาลี ถั่วเหลืองและข้าวโพดเพิ่มสูงขึ้นในปีนั้น[21][22] ใน ค.ศ. 2007 เกิดการประท้วงเนื่องจากราคาอาหารแพงในหลายประเทศทั่วโลก[23][24][25] การระบาดของโรคราสนิม ซึ่งเป็นการทำลายต้นข้าวสาลี ได้แพร่ระบาดไปทั่วแอฟริกาและเอเชียในปีนั้น[26][27]

เริ่มตั้งแต่คริสต์ศตวรรษที่ 20 ปุ๋ยไนโตรเจน สารกำจัดศัตรูพืชแบบใหม่ การเกษตรทะเลทราย และเทคโนโลยีการเกษตรอื่น ๆ ได้เริ่มต้นนำมาใช้เพื่อเพิ่มผลผลิตอาหาร ซึ่งบางส่วนใช้รับมือกับทุพภิกขภัย ระหว่าง ค.ศ. 1950 และ 1984 เมื่อการปฏิวัติสีเขียวได้มีอิทธิพลต่อการเกษตร ทำให้ปริมาณการผลิตธัญพืชทั่วโลกเพิ่มขึ้น 250% แต่สัดส่วนที่เพิ่มขึ้นนี้ส่วนมากเป็นการเพิ่มที่ไม่ยั่งยืน เทคโนโลยีการเกษตรเหล่านี้เพิ่มอัตราผลผลิตธัญพืชมากขึ้นชั่วคราว แต่เมื่อถึง ค.ศ. 1995 มีสัญญาณว่าเทคโนโลยีเหล่านี้อาจมีส่วนทำให้พื้นที่ที่เหมาะแก่การเพาะปลูกลดลง ประเทศพัฒนาแล้วได้แบ่งปันเทคโนโลยีเหล่านี้กับประเทศกำลังพัฒนาที่ประสบปัญหาทุพภิกขภัย แต่มีข้อจำกัดตามหลักจรรยาในการผลักดันให้ใช้เทคโนโลยีเหล่านี้ในประเทศด้อยพัฒนา

เดวิด ไพเมนเทิล ศาสตราจารย์ประจำภาควิชานิเวศวิทยาและเกษตรกรรมที่มหาวิทยาลัยคอร์เนลล์ นักวิจัยอาวุโสที่สถาบันวิจัยอาหารและสารอาหารแห่งชาติ (INRAN) ระบุในการศึกษา "อาหาร ที่ดิน ประชากรและเศรษฐกิจสหรัฐ" ว่า ประชากรสหรัฐอเมริกาสูงสุดที่เหมาะสำหรับเศรษฐกิจแบบยังชีพอยู่ที่ 200 ล้านคน[28] เพื่อที่จะบรรลุเศรษฐกิจแบบพึ่งพาตนเองและหลีกเลี่ยงภัยพิบัติ สหรัฐอเมริกาจะต้องลดจำนวนประชากรลงอย่างน้อยหนึ่งในสนาม และประชากรโลกจะต้องลดลงสองในสาม[29] ผู้จัดทำการศึกษานี้เชื่อว่า วิกฤตการเกษตรที่กล่าวถึงนี้เพิ่งจะเริ่มมีผลกระทบต่อมนุษย์หลัง ค.ศ. 2020 และจะเริ่มทวีความรุนแรงขึ้นเมื่อถึง ค.ศ. 2050 ปริมาณผลิตน้ำมันสูงสุดทั่วโลกที่กำลังจะถึงนี้ เช่นเดียวกับปริมาณการผลิตแก๊สธรรรมชาติอเมริกาเหนือสูงสุดจะมีผลต่อวิกฤตการเกษตรเร็วกว่าที่เคยคาดกันไว้มาก

นักธรณีวิทยา เดล แอลเลน ไฟเฟอร์ อ้างว่า ในทศวรรษที่กำลังจะถึงนี้อาจเห็นราคาอาหารผันแปรโดยปราศจากการบรรเทาและการขาดแคลนอาหารครั้งใหญ่ในระดับโลกอย่างที่ไม่เคยเกิดขึ้นมาก่อน[30] การขาดดุลน้ำ ซึ่งได้กระตุ้นการนำเข้าธัญพืชอย่างหนักในหลายประเทศขนาดเล็ก อาจเกิดขึ้นอย่างเดียวกันกับประเทศขนาดใหญ่ขึ้น อย่างเช่น จีนหรืออินเดีย[31] ระดับพื้นผิวของน้ำบาดาลกำลังลดลงในหลายประเทศ รวมทั้งทางเหนือของจีน สหรัฐอเมริกา และอินเดีย เนื่องจากการสูบน้ำขึ้นมาใช้อย่างแพร่หลายโดยใช้เครื่องสูบน้ำดีเซลและไฟฟ้า ประเทศอื่นที่ได้รับผลกระทบรวมไปถึงปากีสถาน อิหร่านและเม็กซิโก ซึ่งในที่สุดจะนำไปสู่การขาดแคลนน้ำและการลดปริมาณเก็บเกี่ยวธัญพืช แม้จะมีการสูบน้ำในชั้นหินอุ้มน้ำขึ้นมาใช้อย่างมาก จีนยังได้ปรากฏว่าขาดดุลธัญพืช ซึ่งส่งผลให้แรงกดดันราคาธัญพืชเพิ่มขึ้น คาดกันว่าประชากรโลกสามพันล้านคนที่จะเพิ่มขึ้นเมื่อถึงกลางศตวรรษนี้นั้น ส่วนใหญ่จะเกิดนั้นประเทศที่ประสบปัญหาขาดแคลนน้ำอยู่ก่อนแล้ว

ตามหลังจีนและอินเดีย ยังมีประเทศขนาดเล็กแถวสองที่มีการขาดดุลน้ำอย่างมากเช่นกัน ได้แก่ อัลจีเรีย อียิปต์ อิหร่าน เม็กซิโกและปากีสถาน สี่ประเทศในจำนวนนี้ได้นำเข้าธัญพืชคิดเป็นสัดส่วนมาก มีเพียงปากีสถานเท่านั้นที่ยังพึ่งพาตนเองในขอบเขต แต่ด้วยประชากรที่เพิ่มขึ้นในอัตรา 4 ล้านคนต่อปี อีกไม่นานปากีสถานก็จะต้องหันไปพึ่งธัญพืชจากตลาดโลกเช่นกัน[32][33] ตามรายงานภูมิอากาศของสหประชาชาติ ธารน้ำแข็งหิมาลัยซึ่งเป็นแหล่งน้ำในฤดูแล้งที่สำคัญของแม่น้ำสายใหญ่ที่สุดในเอเชีย แม่น้ำคงคา แม่น้ำสินธุ แม่น้ำพรหมบุตร แม่น้ำแยงซี แม่น้ำโขง แม่น้ำสาละวินและแม่น้ำเหลือง อาจหายไปเมื่อถึง ค.ศ. 2035 เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นและความต้องการของมนุษย์เพิ่มขึ้น[34] ในภายหลังได้มีการเปิดเผยว่า แหล่งข้อมูลที่ใช้โดยรายงานภูมิอากาศของสหประชาชาติอ้างตัวเลข ค.ศ. 2350 มิใช่ ค.ศ. 2035[35] มีประชากรอย่างน้อย 2.4 พันล้านคนอาศัยอยู่ในที่ราบลุ่มระบายน้ำของแม่น้ำที่มีต้นน้ำอยู่บนเทือกเขาหิมาลัย[36] อินเดีย จีน ปากีสถาน อัฟกานิสถาน บังกลาเทศ เนปาล และพม่าอาจประสบอุทกภัยที่เกิดหลังภัยแล้งอย่างรุนแรงในทศวรรษที่จะถึงนี้[37] เฉพาะในอินเดียประเทศเดียว แม่น้ำคงคาเป็นแหล่งน้ำสำหรับอุปโภคและเกษตรกรรมแก่ประชากรมากกว่า 500 ล้านคนแล้ว[38][39]