平洋海域约130公里处，距日本首都东京约373公里。按日本气象厅地震规模计算方法计算，此次地震震级为日本气象厅地震规模8.4。地震发生之初，美国地质调查局发佈此次地震的规模为矩震级7.9，后数次将震级修正为8.1、8.8、8.9，再于3月13日上午与日本气象厅共同上修至矩震级9.0 ，成为日本史上第一个规模超过9的地震。2016年11月7日，美国地质调查局又将震级修正为矩震级9.1。除了东北地方之外，东京所在的关东地方于地震发生时的有感晃动时间长达6分钟。这次地震使本州岛移动，地球的地轴也因此发生偏移。