新潟県中越沖地震
津波
本震の発生直後、10時14分に佐渡島を含む新潟県全域の沿岸に津波注意報が出され、柏崎（新潟県管轄）では約1m、佐渡市小木（国土地理院管轄）で27cmの津波が観測された。なお、本震の1時間後の11時20分に津波注意報は解除された。
地震像
北西－南東方向に圧縮軸を持つ逆断層型の地震で、京都大学の研究グループの解析では3つのアスペリティの破壊によるものと推定されている。この地震の震源域では、200年以上地震が発生していない空白域であった。
震源が海底下にあるためこの地震による断層のような明瞭な変位は地表に現れていない、しかし陸域観測衛星「だいち」に搭載されている合成開口レーダー (PALSAR) による干渉SAR解析を行った結果、震源から15 km東に離れた西山丘陵の活褶曲の向斜軸に沿って幅 1.5km 長さ 15km の帯状隆起域が検出された。この隆起は、活褶曲が成長した証拠と考える研究者がいる。
発生要因
この地震については、発生当初から、新潟県中越地震や能登半島地震との関連性がマスメディアを通じて広く報じられた。これら3つの地震は、断層のずれ方のタイプ（横ずれを伴う逆断層）、断層にかかっている圧力の方向（西北西-東南東方向の圧縮）、規模 (M6.8 - 6.9)、震源の深さ (11 - 17km)、地質学的な地震の分類（直下型地震）などがほぼ同じで、震源の距離も近い。しかし、圧力の方向や深さは断層型の地震であればよくあるものであり、3つの地震は同じ断層で起きたものではないため、「独立した地震」として扱われている。これと似たように、距離的に近い地域で短い期間に大地震が発生した例に、1920年代の北但馬地震と北丹後地震や、2016年の熊本地震がある。
だが、新潟県中越地震や能登半島地震が今回の地震の引き金となった可能性もあると考えられている。この2つの地震が起きた事によって、新潟県中越沖地震を引き起こした断層にかかる圧力（応力）に変化が起き（圧力が増すことも減ることもある）、今回のタイミングで地震が発生したのではないかとの見方もある。ただ、新潟県中越地震の後の周囲の地殻への応力変化 (ΔCFF) の推定に関しては、気象庁では圧力が減った、産業技術総合研究所活断層研究センターでは圧力が増したなどとなっており、意見は分かれている。
また、断層は北東－南西に延びる逆断層であることはすぐに判明したが、断層の傾く向きは北西側に沈むのか、南東側に沈むのかで意見が分かれた。北西側に沈む場合、柏崎刈羽原子力発電所のある断層南東側は、断層が地表から浅い所にあることになり、原発の安全対策の欠陥がさらに大きくなることから注目された。2008年になり、南東側に沈むものであるとする結論が東京大学地震研究所、産業技術総合研究所などから出され、見解は統一されつつある。
これと関連して、過去100年余りの一連の地震活動の傾向や近年のGPSによる観測をもとにした研究により提唱されている日本海東縁から近畿地方北部にかけての新潟-神戸歪集中帯に沿った地域で発生した地震で、かつ1828年三条地震と1964年新潟地震の間にあった空白域を埋めた地震でもある。
緊急地震速報
高度利用者向けの速報は、出雲崎町の観測点での地震波の検知後、3.7 秒で第1報 M 6.2 を発表し、検知 51.2 秒後の最終報まで、合計11報が発表された。第1報は、震度6強を観測した長岡市では地震波の到達約3秒前、飯綱町では到達約20秒前である。7.1 秒後に出された第3報では、2点以上の観測点のデータが利用され、M 7.1 を算出し発表している。また、約1分後の10時14分には新潟県全域の沿岸に津波注意報が発表された。なお、2007年7月時点では一般向けの速報は提供されていない。
原子力発電所
16日10時25分頃、東京電力柏崎刈羽原子力発電所3号機変圧器から火災が発生した。12時10分頃に鎮火し、これに伴う放射能漏れは当初は確認されなかった。この火災がマスコミに伝わった数分後にはNHK新潟放送局の災害現場を撮るために飛ばしていたヘリコプターが火災現場の空撮を行った。この3号機の火災現場には職員ら4人が駆けつけたものの、現場近くにあった消火用配管が壊れていた。このため職員らによる消火活動は行われなかった。また、地震の影響で地元消防署との専用電話は使用できず（対応用の「緊急時対策室」が損傷し入れなかった）、消防隊の到着が遅れたために出火より2時間近く経ってようやく鎮火した。東京電力側は初期消火の体制、連携などに不手際があったことを認めた。
その後の調査で、少量の放射性物質の漏れが確認された。漏れた量は自然に存在する放射性物質に比較しても少量で、環境に影響はないレベルであった。しかし周辺施設の耐震基準、震災時の火災発生に対する対応などにおいて改善が必要であることが認識された（詳細は柏崎刈羽原子力発電所、新潟県中越沖地震に対する東京電力の対応を参照）。
自衛隊
7月16日10時49分新潟県知事から自衛隊に災害派遣要請が出され活動開始。派遣（展開・活動）規模は7月16日時点での人員約490名、車両約190両、艦船9隻、航空機23機、給水量約42トン、給食量約3600食から始まり、人員のピークは7月21日の3990名、投入車両のピークは7月25日の1470両、給水量のピークは7月23日の約2000トン、給食量のピークは7月19日の72500食をそれぞれ記録している。しかし8月以降はインフラの復旧に伴い漸次減少に転じ、8月27日には人員約160名、車両約110両、航空機20機、給水量約15トン、入浴者数約240人となった。8月29日には新潟県知事から撤収要請がなされ災害派遣活動を終了した。
この間の派遣規模（延べ数）は人員約92400名、車両約35100両、艦船95隻 航空機1184機。
自衛隊の活動は最初期においては偵察活動による状況把握、人命の救出、負傷者の介護、その後、救援物資の輸送をへて、給水、給食、入浴支援活動へと推移した。自衛隊による給食活動は、水道ガスの復旧、食料品店、飲食店の営業再開の進捗により8月12日を最後に終了した。
以降、避難所に居る被災者やガスが未開通で食事の準備が不可能な住民には、自治体が地元業者から購入した弁当が支給されることとなる。避難所への弁当の輸送は自衛隊が行った。
メディア
NHKラジオ第1放送は年数回放送される特別番組「鎌田實 いのちの対話」の千葉県流山市からの生放送中にこの地震が発生した。NHK全体が特別体制（八波全中）に切り替えられ、生放送は中断され、当日全体を収録したもので後日改めて放送された。
テレビ朝日「スーパーモーニング」は休日編成で時間を拡大して放送していたが、「耐震診断で“危険な校舎”“体育館で授業”する小学校」のVTRを放送していた時に地震が発生。VTRを中断をして地震情報を放送した。
ガス
柏崎の都市ガスは公営で柏崎ガス水道局が供給を行っていたが、地震により3万4000戸へのガス供給が停止した。社団法人日本ガス協会は地震発生直後に対策本部を設置し、柏崎市長からの救援要請をもとに当日夜までに8名の調査先遣隊を現地入りさせた。さらに18日には新潟県および関東地方を中心とした全国の都市ガス事業者からなる1024名の応援部隊派遣を決定、ただちに出動させる。柏崎の特殊な地形による地下水の上昇が復旧作業の障害となったため、翌19日には特殊機材を装備した大阪ガス、東邦ガス、西部ガスを中心とした100名の第二次応援部隊派遣を決定するとともに、復旧までの対策として移動式ガスコンロ20台とカセットコンロ4300台の手配を行った。これら応援部隊の活動により、自衛隊の給食が終了する8月12日までに復旧対象戸数の約90.3%に都市ガス供給の再開が可能となった。残りの未開通戸数は郡部が多く作業は難航したが8月27日までに100%の復旧が完了し日本ガス協会に設置された対策本部は同日をもって解散した。なおLPガスやカセットボンベにおいてはガス漏れや火災は1件もなかった。このため仮設住宅で熱源をLPガスにすることを決定。LPガスは災害に強いことが今回、改めて証明されることとなった。