福岛第一核电站在大海啸中遭受14-15米高的巨型海啸袭击，虽然在应急系统监测到地震后运行中的1，2，3号机运行紧急停机程序，但是之后的海啸损毁紧急柴油发电机，导致反应堆过热，致使1，2，3号机出现堆芯熔毁的情况，即使员工尽全力令反应堆冷却，但是随后发生的氢气爆炸事件令日本政府不得不下令使用海水来冷却反应堆，这也彻底断绝修复机组的可能。但是由于核辐射过量，机组员工不得不紧急撤离工作岗位。3月20日遭切断的电力网紧急修复完成，自动冷却系统才重新开始启动。
3月12日，日本内阁官房长官枝野幸男发布紧急避难指示，要求福岛核电站周边10千米内的居民立刻疏散，以免遭受核辐射的影响，在第一次转移约45000人以后，枝野幸男又宣布避难半径扩大为20千米。
自此福岛第一核电站6个沸水反应堆机组全部报废，导致该地区出现严重的电力缺口，即使大饭发电厂重新服役，但是仍未能将电力缺口补上。日本政府已经开始将轮番停电措施延长。
本次地震发生在宫城县以东的太平洋海域，日本国内无疑是受灾最严重的区域。日本的东侧太平洋沿岸地区都受到了严重的灾害。
遭到海啸严重破坏的大槌町役所（岩手县下闭伊郡大槌町，2011年4月4日
因为岩手县的密集山区导致其沿海平原异常狭窄，所以其遭遇海啸水浸部分仅有56平方千米，是受灾最严重三县（宫城、福岛、岩手）最少的，但是因为渔港集中在该区域，并且海啸容易蔓延到平原，导致其被淹区域的人口密度是三县中最大的（约1900人/平方千米）[。岩手县有着特殊的地形，导致该县经常遭受海啸袭击，海啸对当地造成的影响直至今日仍然可见。
所以该地区的居民对于海啸的防范意识较高，且日本政府在该地区修筑了不少防波堤，所以当地震发生后，大多数居民都迅速跑到山上或避难所，不过因为海啸的强度，和时间都高及快过预期，导致该地区仍旧出现了不少伤亡。
在陆前高田市，因为海啸实在过于猛烈，不少人甚至死在政府指定的避难所，市民中心、公民健身房等建筑的水都淹到了天花板；四层楼高的陆前高田医院甚至有27人溺亡其中。整个陆前高田市有接近1600人身亡。
在大槌町，町役场职员约60人中，有30人死亡，其中包括时任町长加藤宏晖，该町还因为海啸引发了火灾。
在釜石市鹈住居地区有一半的人身亡。新日铁釜石橄榄球队队球员，釜石市橄榄球队长佐野正文在海啸中身亡；而陆上竞技世界纪录保持者，104岁的下川原孝也在海啸中身亡。
不过在釜石市的东中地区，600名小学生在地震后迅速集合，点名确认后全部人快速转移到坐落在附近高地上的避难所，一批初中生紧随其后。最终他们的学校1楼被逾10米高的海啸吞噬，不过600余位小学生无一伤亡。
宫古市的田老地区，有一个10米高，呈X形的巨型防波堤，不过它在海啸中被毁，该地区逾685人身亡。
在大船渡市，有417人死亡，且仅在在“三陆园”特殊养老院的老人就有400多人身亡。
除此之外，田野畑村和野田的部分村庄严重受损。
宫城县是离本次震中最近的县，也是受灾最严重的一个县。整个县被淹面积达到327平方千米[，是受灾最严重三县中最大的，比岩手县的受淹面积大了将近6倍，仅宫城一个县的受灾人数便超过了阪神大地震的总和。在宫城县的中北部，由于该区海岸线破碎，亦为容易遭到海啸袭击之区域，故不少地区居民的防护意识较高，政府也在此修建了不少防波堤。
在地震来临之际，大部分居民都来到了避难所避难或跑到高地去，只不过因为此次海啸强度及速度都超乎预料，导致伤亡十分惨重。
宫城县中南部的海岸线单一，但当海啸移动到水深较浅的仙台湾时，海啸速度减慢而受地形影响抬升，由于速度下降，所以直到1小时后海啸才抵达，因为上一次该地区遭遇猛烈海啸是数百年前的事，导致该地区居民防灾意识较低，海啸透过平原地形深入到几千米内的内陆，造成严重破坏。