本震後には東日本全体で地殻変動が観測されていることから、これらの地震は東日本内陸部の地殻に加わっていた応力が大きく変化した事が引き金になって発生したものと考えられている。このような地震は特殊な例ではなく、過去の海溝型の大地震後にも余震域周辺および震源域とは離れた場所で、数年間に渡って誘発地震が発生したケースがある。
本震後のプレート境界での誘発地震.
スロースリップ現象の誘発.
地殻変動.
地震活動の変化.
本震のすべり量が大きい日本海溝の海溝軸付近では、プレート境界より深いところの海洋プレート内部では余震が多発しているものの、プレート境界の逆断層型の余震は少ない。原因として、本震時にすべり量が大きかった場所ではひずみが十分に開放された一方、その周囲では本震や余効変動によってひずみが蓄積しているため余震が多発しているのではないかという考えがあるほか、この地域では通常プレート間の固着が非常に強固であることから、本震後すぐに強固な固着が復活してしまった可能性が指摘されている。
地殻変動・沈降（地盤沈下）.
自転への影響.
また欧州宇宙機関（ESA）によると、地球の重力も（局地的ではあるが）変化していたという。
副振動.
火山活動.
液状化.
この地震により、東日本の広範囲で地盤の液状化現象が観測された。東京湾岸の、東京都江東区新木場、江戸川区清新町、港区、中央区、大田区、神奈川県横浜市金沢区、川崎市、千葉県浦安市、千葉市のほか、河川周辺の造成地でも茨城県ひたちなか市、神栖市、潮来市、稲敷市、埼玉県久喜市南栗橋、宮城県大崎市などで被害が発生した。
この地震による関東地方の揺れは、加速度（揺れの大きさ）自体はそれほど大きくないものの、規模に比例する形で長周期地震動が大きく、それが長時間続いたこと、大きな余震が多発したことによって、液状化の被害が拡大したとの見方がある。
津波.
日本国内.
津波警報.
津波警報 (大津波) 等が発表された地域.
この時点で、日本における全ての沿岸部に、津波警報（大津波）・津波警報・津波注意報のいずれかが発表されていた。
観測された津波.
計器観測された津波高.
気象庁による各津波予報区内で観測された津波の高さは以下の通り。
推定された津波高.
津波の波形と発生メカニズム.
地滑りのメカニズム.
各地で被害を出した津波.