この事故は東北地方太平洋沖地震による地震動で引き起こされたものではなく、原発を襲った大津波と原因とされている。福島第一原発は5.8m程度の津波を想定していたが実際には15m以上の大津波が襲ったと見られており、この津波で非常用電源装置が損壊、原子炉の全交流電源停止など引き起こした。この影響で1号機、2号機、3号機は原子炉内燃料棒が冷やせなくなり、原子炉内部の気圧の異常な上昇、水素爆発、炉心溶融などが起き大気中や海水に大量の放射性物質が放出されたと見られている。この放射性物質が大気中や海水に漏れた量は4月12日現在までで5.2メガベクレル程度と思われ、これはチェルノブイリ原子力発電所事故のおよそ1割に相当する量である。