富岡駅付近を中心に津波による被害が発生した区間である。避難区域の再編後、大半が避難指示解除準備区域となった。なお、被災した富岡駅については、2015年（平成27年）1月16日までに解体に着手している。再開目標の提示以前から、2013年（平成25年）に、被災区間を津波対策などを施し、現在位置で復旧させる検討がなされていることが報道されており、2014年（平成26年）には富岡駅を従来の位置よりやや北側で移設復旧する富岡町のまちづくり計画が発表され、JR東日本側も沿岸部の防潮堤整備を条件に復旧を行うとしていた。2015年（平成27年）3月の国土交通省発表では、運転再開目標は竜田 - 富岡間は「3年以内」（2018年〈平成30年〉春まで）とされた。運転再開時期については2016年2月に富岡駅の移設協議が進んだことを受け2017年末に、2017年（平成27年）3月には工事が順調に進捗していることから同年10月ごろに繰り上げられ、最終的に同年10月21日に、竜田駅発着の全列車を延長するかたちで運転再開となった。再開に当たっては駅を100 mほど北に移設し、交通広場などを整備した。なお、帰還困難区域を除いた富岡町の避難指示は2017年（平成29年）4月1日で解除された。
この区間は一部で施設が浸水したほか、原発事故当初、沿線の広野町内は全域が緊急時避難準備区域、楢葉町内の大半が警戒区域（再編後は避難指示解除準備区域）となった。警戒区域に含まれなかった久ノ浜 - 広野間は2011年（平成23年）8月1日から運転再開前日まではバス代行を実施し、広野駅へ仮設ホームを設置した上で同年10月10日に運行を再開した。なお、広野町の緊急時避難準備区域は運行再開前の同年9月30日に解除されている。仮設ホームは竜田までの復旧後に撤去された。2014年（平成26年）6月1日には楢葉町の帰町判断に合わせ、除染・復旧が完了した広野 - 竜田間で、避難指示解除準備区域（当時）としては初の鉄道営業を再開している。列車は基本的に従来の広野行きを一部延長する形で運転された。竜田駅では副本線である3番線を使用し、2・3番線と1番線の間の線路には上下本線をまたぐ仮設の足場が設置されていたが、富岡駅までの復旧に伴いこの足場は撤去されている。なお、楢葉町内の避難指示は2015年（平成27年）9月5日に解除された。その後、2020年（令和2年）6月には竜田駅の新駅舎が完成する予定である。
被害が比較的甚大であった取手駅以北の区間においては翌日以降も不通となったが、2011年（平成23年）5月14日までに上野 - 日暮里 - 久ノ浜間、亘理 - 岩沼 - 仙台間で列車の運行を再開した。その他の区間も順次復旧が進められ、2017年（平成29年）10月21日時点で富岡 - 浪江間が不通、富岡 - 原ノ町間でバス代行輸送が行われている。
東日本大震災直後の2011年3月18日、オーシャンアスリートの鈴木一也が、日本に多額の義援金を寄せた台湾の人々に感謝の意を伝えるためにこの企画を思いつき、日台スポーツ・文化推進協会理事長である元代議士秘書松本彧彦にこの企画を打診した。鈴木が松本を知ったのはインターネット通じてであり、松本は鈴木とは全く面識が無かったが、「いまどきこんな若者はいない」と思った松本は、外交面のサポートを行い、国内の渡航体制、中華民国外交部、台北経済文化代表処、蘇澳市長とコンタクトをとり、現地受け入れ体制を整えた。2011年9月13日、鈴木を始めとする日本の水泳選手全6名(鈴木一也、鈴木敦、石井健太、山本晴基、清水雅也、山田浩平）、沖縄県与那国島の久良部ナーマ浜から台湾蘇澳鎮までの約150kmを、国境を越えへ渡る企画を行うことを記者会見を行い発表した。鈴木の他5名は全員インターハイ出場、インカレ、全日本選手権の優勝者経験のある有志参加者で構成された。尚、参加者には福島県相馬市出身の者もいた。実施に際し、台湾の蘇澳までは黒潮の潮流を考え、一旦潮流を避け南西方向に南下、その後黒潮の潮流に乗りながら北西に進むコースとなった。尚、黒潮を横断して遠泳を行った例はこの企画以前には無かったため、実施の際には色々な安全対策が取られ、台風15号が接近している影響による波や風の状態や選手の健康状態によっては最悪途中で中止を余儀なくされることも想定された。2011年9月17日午前6時5分に福島県、宮城県、岩手県の東北3県の知事から馬英九総統に宛てた感謝の手紙を携え出発。台風の接近による水泳距離を約110kmに短縮したり、波が大しけの状態になり途中中断、また泳者数名がクラゲに刺される事態はあったものの、9月19日午前10時前（現地時間）に約52時間かけて目的地へ到着、手紙を無事に台湾側に手渡した。尚、ゴールの際は、台湾側も海巡署から戒護船が出る他、国内メディア、Facebook、Twitterが取り上げ、瞬く間にその輪が広がり、到着の際には海岸巡防署の船のほか、「中華成人遊泳協会」が募った100人のスイマーが、蘇澳沖で日本からやってきた泳者を出迎えた。この企画の成功を受け、地球上で最も活躍した冒険家、挑戦者、社会貢献活動を表彰するサイバードグループ提供の「ファウストA.G.アワード」の最高の賞である「ファウスト・オブ・ザ・イヤー」、ならびに「ファウスト社会貢献活動賞」に鈴木が選ばれた。