El terremoto principal estuvo precedido de una larga serie de terremotos previos, que comenzaron con un temblor de 7,2 M_W el día 9 de marzo de 2011, aproximadamente a 40 kilómetros de distancia de donde se produjo el terremoto del 11 de marzo, y seguido de otros tres el mismo día de la catástrofe que excedieron los 6 M_W de intensidadUn minuto antes del terremoto principal, el Sistema de Alerta de Terremotos, conectado a cerca de 1.000 sismógrafos en Japón, envió una serie de avisos a los diferentes medios de comunicación japoneses alertando del peligro inminente. Se cree que gracias a estas alertas se pudieron salvar una gran cantidad de personas.^[13]

El epicentro del terremoto se localizó en el Océano Pacífico, a 130 kilómetros al este de Sendai, Honshu, a las 14:46 hora local. Se situó a 373 kilómetros de Tokio, capital de Japón, de acuerdo al Servicio Geológico de los Estados Unidos (USGS). Tras el terremoto se registraron múltiples réplicas. Un terremoto de magnitud 7,0 se registró a las 15:06 hora local, de 7,4 a las 15:15 hora local y de 7,2 a las 15:26 hora localLuego del terremoto inicial se registraron más de cien réplicas con maginitudes superiores a 4,5 grados.[

Tras el terremoto se generó una alerta de tsunami para la costa pacífica de Japón y otros países, incluidos Nueva Zelanda, Australia, Rusia, Guam, Filipinas, Indonesia, Papúa Nueva Guinea, Nauru, Hawái, Islas Marianas del Norte, Estados Unidos, Taiwán, América Central, México y en Sudamérica, Colombia, Perú, Ecuador y Chile.^[La alerta de tsunami emitida por Japón fue la más grave en su escala local de alerta, lo que implica que se esperaba una ola de 10 metros de altura. FInalmente una ola de 0,5 metros golpeó la costa norte de Japón.  La agencia de noticias Kyodo informó que un tsunami de 4 metros de altura había golpeado la Prefectura de Iwate en Japón. Se observó una ola de 10 metros de altura en el aeropuerto de Sendai, en la Prefectura de Miyagi,^[ que quedó inundado, con olas que barrieron coches y edificios a medida que se adentraban en tierra.^[27]

A las 21:28 horas (HAST), el Servicio Meteorológico Nacional de los Estados Unidos emitió una alerta de maremoto hasta las 07:00 horas del día siguiente para todo Hawái.^[28]

A las 23:33 horas (PST), el Servicio Meteorológico Nacional emitió un aviso de maremoto para la costa alaskeña desde la bahía de Chignik hasta la Isla Attu, y vigilancia de maremoto para toda la costa pacífica de Canadá y Estados Unidos desde la bahía de Chignik a la frontera de California con México.

Luego del paso del tsunami, en el estado de California en la costa oeste de EEUU, se declaró estado de emergencia para los cuatro condados del norte afectados por el tsunami, cuyo impacto ha dejado numerosos destrozos en puertos y playas. El maremoto ha causado inundaciones en zonas costeras de Hawái, así como en puntos de los estados de Oregón y California. Uno de los lugares más afectados por el oleaje ha sido la localidad de Crescent City, situada en una bahía del condado de Del Norte conocida por ser vulnerable a los tsunamis. Su puerto quedó destruido por la marea y las embarcaciones sufrieron importantes daños, lo mismo que algunos edificios.

En Hawái los habitantes de las zonas fueron trasladados a lugares seguros en centro comunitarios y escuelas, al tiempo que los turistas en Waikiki fueron llevados a pisos altos de sus hoteles. En tanto, los caminos y las playas se vieron vacías cuando llegó el tsunami. La altura máxima de la ola del tsunami habría llegado sólo a los 50