Trận động đất xảy ra vào 23 giờ 36 phút (theo giờ Nhật Bản) ngày 16/3 với độ sâu tâm chấn là 57km và độ lớn là 7,4 (thông báo trước là độ sâu tâm chấn 60km và độ lớn 7,3).
Chiều cao sóng thần đo được tại khu vực cảng Ishinomaki là 30cm, cảng Sendai là 20cm (đều thuộc tỉnh Miyagi), và cảng Soma, tỉnh Fukushima là 20cm.
Tuy nhiên, đến 5 giờ sáng 17/3, các cảnh báo sóng thần đã được dỡ bỏ. Trận động đất mạnh đã khiến 2 người thiệt mạng và ít nhất 91 người bị thương, chủ yếu ở tỉnh Fukushima và Miyagi.
Theo Chánh văn phòng Nội các Nhật Bản Hirokazu Matsuno, không có bất thường nào tại Nhà máy điện hạt nhân Onagawa ở tỉnh Miyagi và Nhà máy điện hạt nhân Tokai số 2 thuộc tỉnh Ibaraki, trong khi Nhà máy điện hạt nhân Fukushima số 1 và số 2 đang được theo dõi sát tình hình.
Vụ động đất cũng đã gây ra những thiệt hại khác, hàng chục ngàn người bị mất điện, nước, tàu siêu tốc Tohoku Shinkansen đã bị trật bánh tại khu vực giữa ga Shiroishi và ga Fukushima và phải dừng khẩn cấp, tuy nhiên toàn bộ 75 hành khách và 3 nhân viên đều không ghi nhận trường hợp nào bị thương.
Sân bay quốc tế Haneda, thủ đô Tokyo và một số tuyến đường cao tốc Tohoku bị tạm dừng hoạt động trong một khoảng thời gian để xác nhận mức độ an toàn.
Nhà chức trách Nhật Bản tiếp tục khuyến cáo người dân cảnh giác trước những đợt dư chấn mới.