救援物資の調達では水や食料は農林水産省、日用品と燃料は経済産業省、医薬品は厚生労働省がそれぞれ各業界から集め、それを自衛隊や、国土交通省が依頼した運送業者が輸送する（日本通運などの運送業者や全日本トラック協会は政府の指定公共機関となっている）という体制がとられた。物資は自衛隊や在日米軍の各基地や駐屯地から、航空自衛隊松島基地や米軍により復旧された仙台空港、福島空港、花巻空港（岩手県）へ空輸され、陸路で県の一次物資集積拠点に搬入されたのち、民間業者により荷卸し・仕分け・搬出され市町村の二次集積所へ運ばれ、陸上自衛隊のトラックで各避難所へ運ぶという方式がとられた（※岩手方式）。自衛隊以外では東京消防庁航空隊のヘリコプターや海上保安庁の巡視船や航空機を利用した物資輸送が行われ、さらに国土交通省の大型浚渫兼油回収船の清龍丸、海翔丸、白山による緊急物資輸送や、航海訓練所所属の航海練習船である銀河丸および海王丸 (2代)による医薬品などの緊急物資輸送、調査捕鯨船日新丸や、水産庁所属の漁業取締船、水産総合研究センターの調査船などを利用した物資供給も行われた。また（社）海外まき網漁業協会所属のまき網漁船は、3月13日以降に計26隻が被災地へ向かい、船に搭載された小型艇（レッコボート）を用いて大型船が接岸できない地域に食料、軽油、毛布などを搬入した。また全日本海員組合はチャーターした200トン型イカ釣り漁船を用いて、函館港から宮古港、気仙沼港、石巻港への物資輸送を行っている。
震災発生を受けて同日15時14分に設置された内閣府緊急災害対策本部は2011年5月17日、同日までに2万6708人が警察庁・消防庁・海上保安庁・自衛隊の派遣部隊によって救出されたと発表した。機関別では自衛隊が19,286名、消防が5,064名、警察が3,749名をそれぞれ救出した。また、日本国外の156の国・地域と41の機関が支援を表明し、28の国・地域・機関から救助隊を、53の国・地域・機関から救援物資を受け入れている。被災地では、県や市などの物流の拠点まで輸送された食料や燃料、水、薬品などが隅々まで届かず、阪神・淡路大震災発生時と比較して物資が大幅に不足した。その理由として、各地の港湾が被災し道路網が寸断されたこと、市や町の職員が犠牲になるなどして被災地側の受け入れ態勢が整わなかったこと、輸送車両の燃料が不足したこと、被害が広範囲に及び、避難者が指定避難所以外の施設に分散したことなどが挙げられる。特に燃料が不足し、被災地では自動車で移動したり暖を取ったりすることも困難な状態が長く続いた。また福島県では、原発事故による被曝を恐れてトラックが引き返すなどし、沿岸部を中心に物資が届きにくくなった。奥羽山脈を超える国道347号をはじめとするいくつかの道路は例年通り冬季閉鎖であったが、その情報を知らずに日本海側から救援に向かった車両が引き返す例が見られた。ロイターの編集者であるFelix Salmonは日本に義援金を送るべきではないと主張している。日本は金満な国家であり、何千億ドルに相当するお金を刷って財源を捻出できるからである。金銭の国際援助は発展途上国にすべきものであり、対外純資産世界一である日本に国際援助モデルを適用するのは納得がいかないとしている。
日本政府は地震発生から28分後の15時14分、史上初の緊急災害対策本部を設置した。3月12日夜の持ち回り閣議で、政令により「平成23年（2011年）東北地方太平洋沖地震等による災害」を激甚災害に対処するための特別の財政援助等に関する法律（激甚災害法）に基づく激甚災害に指定し、同じく政令により特定非常災害特別措置法に基づく特定非常災害に指定した（いずれの政令も3月13日公布）。また、青森・岩手・宮城・福島・茨城・栃木・千葉・東京の各都県は災害救助法の適用を決定した（適用市町村は都県ごとに指定）。3月22日、青森・岩手・宮城・福島・茨城・千葉の各県と内閣府は、東北地方太平洋沖地震と津波による被害について被災者生活再建支援法を適用することを決定した（適用地域は青森・岩手・宮城・福島・茨城・栃木・千葉の7県）。ただし、国および福島県は原発事故に伴う長期避難世帯を被災者生活再建支援法の長期避難世帯と認めず、福島県には適用していない。
12月1日、鹿島は新編の呉練習戦隊に装甲巡洋艦磐手、八雲と共に編入し、以降は主に内海で海軍兵学校生徒らの乗艦実習などを担当した。しかし戦局が悪化し、1944年７月以降はしばしば練習戦隊を離れ、連合艦隊司令長官の指揮下で沖縄や台湾への輸送任務に従事した。鹿島は12月から1月にかけ、整備と修理、乗員の訓練などを行った。12月31日、練習戦隊に香椎が編入した。1944年（昭和19年）1月16日、修理を終えた鹿島は磐手、八雲と共に乗艦実習を開始した。2月26日、機密呉鎮守府命令第42号(詳細不明)を受けた。3月22日、兵学校卒業式で皇族乗艦のために香椎と共に江田内に在泊。この日は磐手、八雲、2月20日に編入した装甲巡洋艦出雲も江田内にあり、呉練習戦隊の5隻がそろった。その後、6月まで修理や海軍兵学校生徒の乗艦実習などに従事した。7月11日、沖縄方面への輸送作戦「ろ号作戦」部隊に編入された。作戦は第十一水雷戦隊（司令官：高間完少将）の指揮下で長良、重巡摩耶、鹿島、駆逐艦清霜、竹、朝雲、浦風、冬月が参加し、出撃時に主隊（長良、摩耶、鹿島）と警戒隊（冬月、清霜、竹、朝雲、浦風）が編制された。鹿島は7月17日に沖縄に到着、輸送を成功させた。8月、再び沖縄方面への輸送任務に就いた。7月から実務練習で鹿島乗艦の新任海軍少尉は、ろ号作戦時に離艦したが、8月の輸送任務では乗艦した。9月17日から連合艦隊司令長官の指揮下に入り、台湾方面への輸送任務のため9月に基隆、10月に高雄に向かった。11月から12月は海軍兵学校生徒や海軍砲術学校練習生の乗艦実習を行うと共に、呉で訓練整備、補給を行った。