По информации Национальной геологической службы США, первые толчки были зафксированы в 7 часов 46 минут. Позднее они повторились. В обоих случаях сила сотрясений составляла 7,9 баллов. Их эпицентр был расположен на глубине всего 10 километров. Позднее было уточнено, что эпицентр второго землетрясения находился в 505 километрах северо-восточнее Токио, его очаг залегал на глубине 26 километров.
Очевидцы сообщили, что в Токио дважды сотрясались здания. Власти города приняли решение закрыть международный аэропорт Нарито.
Японские геологи вначале объявили о приближении 6-метровой волны цунами к к северо-восточному побережью страны. Позднее они ухудшили свой прогноз: высота волны ожидается в 10 метров. Оба их прогноза подтвердились: в префектуру Мияги пришло цунами высотой 10 метров, на северный Хоккайдо - 6. Угроза цунами объявлена в префектурах Иватэ и Фукусима.