午後0時20分、3・4号機の電源強化のため、4号機用および使用済燃料共用プール用の480ボルト電源盤受電側を大熊線3号から東北電力66キロボルト東電原子力線に切り替えた。同日、東京電力は、核燃料を冷却するための注水が続いている1号機の原子炉の状況について、圧力容器の底部に直径数センチ程度の穴に相当する損傷を生じ、水が漏れていると発表した。圧力容器の損傷規模は、累積注水量と貯水量との比較などからの推定（この推定根拠には圧力容器の容積なども含まれる）。「東京電力は、漏洩水がタービン建屋や廃棄物処理建屋などにたまっている可能性もあるとみて、確認を急ぐ」と報じられた。同日、1号機の炉心の状態について、東京電力は「燃料が形状を維持せず、圧力容器下部に崩れ落ちた状態」と説明し、原子力安全・保安院は「圧力容器内の水位が正しいとすれば、燃料の一定部分は溶けて下にたまっている可能性が高い」との見解を示した。核燃料の溶融した割合や程度については、東京電力は、わからないといっている。ただし、圧力容器下部の表面温度は100 - 120℃に保たれている為、東京電力は「燃料は（水に浸かって）冷却できている」としている。原子力安全・保安院も、「（燃料の）一定部分は溶けて下にあり、（水で）うまく冷やされている」との見解を示している。同日、1号機の燃料棒溶融について、原子力技術協会の石川迪夫最高顧問が「冷やされているので再臨界などの可能性はない」としながら「燃料棒が溶け落ちたという点では、米国のスリーマイル島原発事故と同じ状況だ。圧力容器の内部は非常に高温で、溶けた燃料棒は圧力容器の下部でラグビーボールのような形状に変形しているのではないか」とみていると、報じられた。同日、枝野幸男官房長官は、記者会見で「原子炉の状態について再度調査する必要がある」と述べた。同日、1号機の冠水（水棺）作業について、原子力安全・保安院は「（核燃料の本来の）頂部まで水で満たすのは考えにくい」との見方を示した。また、注水量の増加を検討するとともに、冷却水の循環システム構築についても見直しを進めるとの報道もなされた。スウェーデン・ブロック社の原発災害用ロボ「ブロック90」を瓦礫処理の為に投入（「ブロック330」は5月末投入）。
外部電源である大熊線2号線が復旧。15時20分より、1，2号機の電源の一部がこれより受電を開始。1号機については圧力計の校正などが行われた。6号機については、タービン建屋地下の溜まり水(約120m³を仮設タンクへ、原子炉建屋地下の溜まり水(約10m³)を6号機廃棄物処理建屋へ移送。また、12時30分頃から夕方にかけて、3号機取水口付近の立坑への水の流入、さらにそれが海に流出していることを確認。しかし18時45分には、コンクリートの打設などにより流出は停止した。農作物については、福島県会津地方において産出された非結球性葉菜類、県北・県南地方の結球性葉菜類、県中地方のアブラナ科の花蕾類の出荷・摂取制限が解除された。
2015年（平成27年）3月14日のダイヤ改正時点では、旅客列車はすべて各駅に停車する普通列車で、1 - 2時間に1本程度運転されている。すべての列車が厚狭駅 - 長門市駅間の全区間で運行され、区間運転の列車は特定日の昼に運行される美祢発長門市行き1本のみとなっている。2015年3月13日までは、登校日（月曜日 - 金曜日：学校長期休暇期間および祝日は除く）の朝に美祢発長門市行きが運行されていた。約半数が山陰本線仙崎支線まで直通し、厚狭駅 - 長門市駅 - 仙崎駅間折り返し運転を行っている。保守工事のため、日中の上下2本の列車は月に1度月曜日（週は不定、2012年9月まで休日にあたる場合をのぞく奇数月の第4水曜日上下3本の列車だった）に運休し、バス代行となる。全列車において車内精算型のワンマン運転を実施している。2往復（うち1本は仙崎発）のみが2両編成で、他は1両での運転である。かつては線内を運行する急行列車として「あきよし」や「さんべ」が運行されていた（美祢線内は美祢駅と長門湯本駅に停車）。いずれも山陰本線益田方面から美祢線・山陽本線を経て九州に至る列車であるが、美祢線を経由する列車・編成は1985年に廃止されている。急行「あきよし」や「さんべ」には益田駅で山口線経由の編成と分割、あるいは長門市駅で山陰本線経由の編成と分割後下関駅で併結するという変わった運行形態のものがあった。そのため、実質的に最短経路で運賃を計算できるように選択乗車の制度があった。なお、急行「さんべ」にグリーン車が連結されていたときは山陰本線経由ではなく美祢線経由の編成がグリーン車付きとなっていた。また、急行列車の運転終了後、「北長門」（厚狭駅 - 長門市駅 - 東萩駅間）・「金子みすゞ号」（厚狭駅 - 長門市駅 - 仙崎駅間）・「萩・津和野号」（厚狭駅 - 長門市駅 - 益田駅 - 津和野駅間）といった臨時快速列車も運転されていたが、いずれも運転が終了した。2015年3月28日より、NHK大河ドラマ『花燃ゆ』放送に合わせ、厚狭駅から長門市駅経由で山陰本線に乗り入れ東萩駅までを結ぶ臨時快速列車「幕末ISHIN号」が土日・祝日に1本運転されている。