แผ่นดินไหวและคลื่นสึนามิในโทโฮกุ พ.ศ. 2554
คลื่นสึนามิ > ญี่ปุ่น

ประกาศเตือนภัยสึนามิออกโดยสำนักอุตุนิยมวิทยาญี่ปุ่นจัดสึนามิดังกล่าวในระดับสูงสุดตามมาตราของตน โดยจัดเป็น "สึนามิขนาดใหญ่" ซึ่งมีความสูงอย่างน้อย 3 เมตร การคาดการณ์ความสูงที่แท้จริงนั้นแตกต่างกันไป โดยมีการคาดการณ์สูงสุดในจังหวัดมิยางิที่ 6 เมตร คลื่นสึนามิพัดเข้าท่วมพื้นที่ประมาณ 561 ตารางกิโลเมตรในญี่ปุ่น
แผ่นดินไหวเกิดขึ้นเมื่อเวลา 14.46 น. ตามเวลามาตรฐานญี่ปุ่น ห่างจากแนวชายฝั่งญี่ปุ่นที่ใกล้ที่สุดไปราว 67 กิโลเมตร และตอนแรกมีการประเมินว่าคลื่นสึนามิจะใช้เวลาเดินทางมายังพื้นที่แรกที่ได้รับผลกระทบระหว่าง 10 ถึง 30 นาที ตามด้วยพื้นที่เหนือขึ้นไปและใต้ลงมาตามภูมิศาสตร์ของแนวชายฝั่ง หลังเกิดแผ่นดินไหวขึ้นหนึ่งชั่วโมงเล็กน้อย เมื่อเวลา 15.55 น. ตามเวลามาตรฐานญี่ปุ่น คลื่นสึนามิได้รับรายงานว่าพัดเข้าท่วมท่าอากาศยานเซ็นได ซึ่งตั้งอยู่ใกล้ชายฝั่งจังหวัดมิยางิ โดยคลื่นได้พัดพาเอารถยนต์และเครื่องบิน ตลอดจนท่วมอาคารเป็นจำนวนมากขณะที่คลื่นถาโถมเข้าไปในแผ่นดิน นอกจากนี้ ยังมีรายงานคลื่นสึนามิความสูง 4 เมตรเข้าถล่มจังหวัดอิวะเตะ เขตวากาบายาชิในเซ็นไดยังได้รับผลกระทบค่อนข้างหนักเป็นพิเศษ แหล่งอพยพคลื่นสึนามิที่กำหนดไว้อย่างน้อย 101 แห่งได้รับความเสียหายจากคลื่น
เช่นเดียวกับเหตุการณ์แผ่นดินไหวและคลื่นสึนามิในมหาสมุทรอินเดีย พ.ศ. 2547 และเหตุการณ์พายุไซโคลนนาร์กิส ความเสียหายจากคลื่นที่พัดเข้าถล่ม แม้ว่าจะกินพื้นที่จำกัดเฉพาะในท้องถิ่นกว่ามาก แต่ก็ก่อให้เกิดความเสียหายแก่ชีวิตและทรัพย์สินมากกว่าตัวแผ่นดินไหวเอง มีรายงานว่า เมืองทั้งเมืองถูกทำลายจากพื้นที่ที่ได้รับผลกระทบจากคลื่นสึนามิในญี่ปุ่น รวมทั้งเมืองมินามิซังริกุ ซึ่งมีผู้สูญหายกว่า 9,500 คน ร่างของผู้เสียชีวิตหนึ่งพันคนถูกเก็บกู้ในเมืองเมื่อวันที่ 14 มีนาคม พ.ศ. 2554 ในบรรดาปัจจัยที่ทำให้ยอดผู้เสียชีวิตจากคลื่นสึนามิสูงนั้น ข้อหนึ่งเป็นเพราะแรงกระแทกของน้ำขนาดใหญ่ที่ไม่คาดฝัน และกำแพงสึนามิที่ตั้งอยู่ในนครหลายแห่งที่ได้รับผลกระทบ ป้องกันได้เฉพาะคลื่นสึนามิที่ขนาดเล็กกว่านี้มาก นอกจากนี้ หลายคนที่ถูกคลื่นสึนามิพัดพาไปคิดว่าพวกตนอยู่บนที่สูงพอจะปลอดภัยแล้ว
พื้นที่ส่วนใหญ่ของเมืองคูจิและพื้นที่ส่วนใต้ของโอฟูนาโตะรวมทั้งบริเวณท่าเรือเกือบถูกทำลายอย่างสิ้นเชิง นอกจากนี้ เมืองที่เกือบถูกทำลายลงอย่างสิ้นเชิงคือ ริกูเซ็นตากาตะ ซึ่งมีรายงานว่าคลื่นสึนามิมีความสูงเท่ากับตึกสามชั้น เมืองอื่นที่ได้รับรายงานว่าถูกทำลายหรือได้รับความเสียหายอย่างหนักจากคลื่นสึนามิ ได้แก่โอตสึจิ และยามาดะ ในจังหวัดอิวาเตะ นามิเอะ โซมะ และมินามิโซมะ ในจังหวัดฟูกูชิมะ และโอนางาวะ นาโตริ อิชิโนมากิ และเคเซ็นนูมะ ในจังหวัดมิยางิ  ผลกระทบรุนแรงที่สุดจาดคลื่นสึนามิเกิดขึ้นตามแนวชายฝั่งยาว 670 กิโลเมตรตั้งแต่เอริมะทางเหนือไปจนถึงโออาราอิทางใต้ ซึ่งการทำลายล้างส่วนใหญ่ในพื้นที่เกิดขึ้นในชั่วโมงหลังจากเกิดแผ่นดินไหว คลื่นสึนามิยังได้พัดพาเอาสะพานเพียงหนึ่งเดียวที่เชื่อมต่อกับมิยาโตจิมะ จังหวัดมิยางิ ทำให้ประชากร 900 คนบนเกาะขาดการติดต่อทางบกกับแผ่นดินใหญ่ คลื่นสึนามิสูง 2 เมตรพัดถล่มจังหวัดชิบะ ราวสองชั่วโมงครึ่งให้หลังเหตุแผ่นดินไหว ก่อให้เกิดความเสียหายแย่างหนักต่อนครอาซาฮิ
13 มีนาคม พ.ศ. 2554 สำนักอุตุนิยมวิทยาญี่ปุ่นเผยแพร่รายละเอียดการสังเกตคลื่นสึนามิที่บันทึกไว้รอบแนวชายฝั่งของญี่ปุ่นหลังเกิดเหตุแผ่นดินไหว การอ่านค่าเหล่านี้ รวมทั้งค่าสึนามิสูงสุด (tsunami maximum reading) สูงกว่า 3 เมตร ค่าที่ได้นั้นเป็นข้อมูลมาจากสถานีบันทึกที่ดำเนินการโดยสำนักอุตุนิยมวิทยารอบแนวชายฝั่งญี่ปุ่น หลายพื้นที่ยังได้รับผลกระทบจากคลื่นความสูง 1 ถึง 3 เมตร และประกาศสำนักอุตุนิยมวิทยายังมีคำเตือนว่า "ตามแนวชายฝั่งบางส่วน คลื่นสึนามิอาจสูงกว่าที่สังเกตจากจุดสังเกต" การบันทึกคลื่นสึนามิสูงสุดแรกสุดนั้นอยู่ระหว่าง 15.12 ถึง 15.21 น. ระหว่าง 26 ถึง 35 นาทีหลังเกิดแผ่นดินไหว ประกาศยังรวมรายละเอียดการสังเกตคลื่นสึนามิเบื้องต้น เช่นเดียวกับแผนที่รายละเอียดมากกว่าของแนวชายฝั่งที่ได้รับผลกระทบจากคลื่นสึนามิ
23 มีนาคม พ.ศ. 2554 สถาบันวิจัยท่าเรือและท่าอากาศยานรายงานความสูงของสึนามิโดยเยือนจุดท่าเรือหรือโดยการส่งข้อมูลทางไกลจากนอกชายฝั่ง โดยค่าที่วัดได้สูงกว่า 10 เมตร ได้แก่ พื้นที่ท่าเรือโอฟูนาโตะ 24 เมตร ท่าเรือประมงโอนางาวะ 15 เมตร และพื้นที่ท่าอากาศยานเซ็นได 12 เมตร
ทีมวิจัยร่วมจากมหาวิทยาลัยแห่งชาติโยโกฮามะและมหาวิทยาลัยโตเกียว ยังรายงานว่าสึนามิที่อ่าวเรียวริ โอฟูนาโตะ มีความสูงประมาณ 30 เมตร พวกเขาพบอุปกรณ์ประมงกระจัดกระจายอยู่บนผาสูงเหนืออ่าว ที่ทาโร อิวาเตะ นักวิจัยมหาวิทยาลัยโตเกียวรายงานว่า ความสูงของคลื่นสึนามิที่ประเมินไว้อยู่ที่ 37.9 เมตร ถึงไหลเขาที่อยู่ห่างจากแนวชายฝั่งประมาณ 200 เมตร เช่นเดียวกัน ที่ไหล่เขาของภูเขาใกล้เคียง 400 เมตร จากท่าเรือประมงอาเนโยชิ (姉吉漁港) บนคาบสมุทรโอโมเอะ (重茂半島) ในมิยาโกะ จังหวัดอิวะเตะ มหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์ทางทะเลและเทคโนโลยีโตเกียว พบว่า คลื่นสึนามิที่ประเมินไว้สูงถึง 38.9 เมตร ความสูงระดับนี้คาดว่าน่าจะเป็นประวัติศาสตร์ญี่ปุ่น จนถึงวันที่รายงาน ซึ่งเกิน 38.2 เมตร จากแผ่นดินไหวเมจิ-ซังริกุ พ.ศ. 2439
การศึกษาของรัฐบาลญี่ปุ่นพบว่า มีประชากรเพียง 42% ในพื้นที่ชายฝั่งจังหวัดอิวาเตะ มิยางิ และฟูกูชิมะใส่ใจต่อคำเตือนคลื่นสึนามิทันทีหลังแผ่นดินไหวและมุ่งหน้าขึ้นที่สูง ในบรรดาผู้ที่พยายามอพยพหลังทราบคำเตือนดังกล่าว มีเพียง 5% เท่านั้นที่ถูกพัดพาไปโดยคลื่นสึนามิ และในบรรดาผู้ที่ไม่ใส่ใจต่อคำเตือน มี 49% ถูกพัดพาไปกับคลื่น