Wilayah Indonesia, India dan Samudra Hindia ditutupi puing-puing vulkanik setingi 15 sentimeter. Bahkan di Pulau Samosir, tebal lapisan abunya mencapai 600 meter.
Abu dan gas vulkanik yang dimuntahkan mencapai atmosfer, menghalangi sinar matahari hingga menyebabkan musim dingin vulkanik di mana suhu turun di seluruh dunia sebesar 3-5 derajat. Musim dingin ini berlangsung selama 6-10 tahun dan pendinginannya selama 1.000 tahun.
Letusan Gunung Toba juga menipiskan lapisan ozon hingga 20-50 persen setahun pascaerupsi. Namun, masih belum jelas apakah letusan Gunung Toba berdampak pada evolusi manusia.
Studi antropolog Stanley Ambrose 1998 menyampaikan, ada bukti genetik yang menunjukkan keruntuhan populasi manusia purba. Berdasarkan teori bencana Toba, sebagian besar manusia purba di Eropa dan Asia punah karena iklim dan lingkungan yang berubah drastis.
Bukti DNA dari Afrika Tengah juga menunjukkan penduduk di sana mengungsi ke arah utara dan selatan. Para manusia purba bertahan hidup dan berkembang melalui masa-masa sulit. Para ahli mendapati pecahan kecil kaca vulkanik pada dua titik pantai Afrika Selatan yang diyakini cocok dengan Gunung Toba.