El volcán, de unos 310,000 kilómetros cuadrados (un área equivalente a Reino Unido e Irlanda) y con una altura de 3,5 kilómetros bajo el nivel del mar, está inactivo desde hace 140 millones de años.
El hallazgo sirve a los expertos para analizar cuánto magma puede almacenarse dentro de la corteza terrestre.
Está situado en la parte noroccidental del océano Pacífico, integrado en el gran macizo Shatsky Rise, a unos 1,600 kilómetros al este de Japón, añadieron los autores del trabajo, publicado en la revista británica Nature Geoscience.
Se cree que pudo formarse hace 140 millones cuando el volcán erupcionó y la lava se depositó en el fondo marino.
Los expertos creen que las "raíces" del Macizo Tamu se internan unos 30 kilómetros dentro de la corteza terrestre, frente a los 2 kilómetros del Monte Olimpo en Marte, que se consideraba hasta ahora el más grande del sistema solar.
El director de la investigación, el geólogo marino William Sager, de la Universidad de Houston, sostiene que la existencia de este megavolcán demuestra que "aquí en la Tierra tenemos volcanes análogos a los hallados en Marte".
El volcán más grande hasta ahora en la Tierra era el Mauna Loa, en Hawaii, que tiene un área mucho más pequeña que el Macizo Tamu si bien es más alto, con nueve kilómetros de altura desde el fondo marino frente a sólo cuatro.