地震发生以后，JR东日本的新干线与在来线全部暂停运作，关东地区以及首都圏的私有铁路和地铁全部停止运行。因此，无法从工作场所回家的估计有515万人，各个政府机构接纳滞留者11万人。不少人滞留直至交通恢复。此外，受3月14日起计划的影响，各线路的列车实施运转整理，减少列车列数。东日本旅客铁道（JR东日本）管辖范围内的东北新干线包括仙台站之内的5个铁路车站遭到破坏，一列正在行驶中的新干线E2系动车（列车编号：7932B）在距仙台站以北4.5km处脱轨，电线杆的架空接触网、高架桥的桥墩总计约1,100个地点损坏