11 марта
В момент землетрясения три работающих энергоблока были остановлены действием системы аварийной защиты, которая сработала в штатном режиме. Однако спустя час было прервано электроснабжение (в том числе и от резервных дизельных электростанций), предположительно из-за последовавшего за землетрясением цунами.

Электроснабжение необходимо для отвода остаточного тепловыделения реакторов, которое, согласно формуле Вэя — Вигнера, в первые секунды составляет около 6,5 % от уровня мощности до останова, через час — примерно 1,4 %, через год — 0,023 %[7]. Сразу после потери резервных дизельных электростанций владелец станции, компания TEPCO, заявила правительству Японии об аварийной ситуации. С этого момента работа на площадке АЭС была сфокусирована на решении проблемы электроснабжения аварийных систем, для чего на станцию решили доставлять мобильные силовые установки для замещения неработающих дизелей.

Без достаточного охлаждения во всех трёх работавших до аварийного останова энергоблоках начал снижаться уровень теплоносителя и стало повышаться давление, создаваемое образующимся паром. Первая серьёзная ситуация возникла на энергоблоке № 1. Для недопущения повреждения реактора высоким давлением пар сбрасывали в гермооболочку, в которой давление возросло до 840 кПа при расчётном значении в 400 кПа. Чтобы гермооболочка не разрушилась, пар пришлось сбрасывать в атмосферу, при этом TEPCO и МАГАТЭ заявили, что он будет фильтроваться от радионуклидов. Давление в гермооболочке удалось сбросить, однако при этом в обстройку реакторного отделения проникло большое количество водорода, образовавшегося в результате оголения топлива и окисления циркониевой оболочки тепловыделяющих элементов (ТВЭЛов) паром (пароциркониевая реакция).

Кроме того, 6375 отработавших тепловыделяющих сборок находилось в центральном хранилище радиоактивных отходов.

12 марта
В 6:36 по UTC на первом энергоблоке АЭС произошёл взрыв, в результате которого обрушилась часть бетонных конструкций. Причина взрыва — образование водорода в результате пароциркониевой реакции при высоких температуре и паросодержании. Корпус реактора не пострадал, была разрушена внешняя оболочка блока из железобетона. Четыре человека, принимавшие участие в работах на станции, получили ранения и были направлены в больницы.

Уровень радиации на границе промплощадки станции сразу после взрыва достиг 1015 мкЗв/час, через 4 минуты — 860 мкЗв/час, через 3 часа 22 минуты — 70,5 мкЗв/час.

В пробах, взятых передвижными лабораториями за территорией промплощадки АЭС, был обнаружен радиоактивный цезий, что может указывать на негерметичность оболочек некоторых ТВЭЛов, однако количественных данных не было приведено.

В 12:20 стало известно, что Генеральный секретарь правительства Японии подтвердил информацию об утечке радиации. Масштабы утечки не уточнялись.

В 12:41 по UTC Генеральный секретарь кабинета министров Юкио Эдано подтвердил, что при взрыве была разрушена внешняя бетонная стена здания реакторного отделения, а внутренняя стальная герметичная оболочка не была повреждена. Таким образом, по его словам, существенного выброса радиоактивных веществ не произошло. Юкио Эдано также заявил, что с целью охлаждения реактора было принято решение заполнить его гермооболочку морской водой с раствором борной кислоты (в пресс-релизе TEPCO указывается, что подача воды осуществлялась непосредственно в реактор), что займет от пяти до десяти часов. По поводу причин взрыва Юкио Эдано заявил, что по мере падения уровня охлаждающей воды образовывался водород, который, просачиваясь в пространство между бетонной стеной и стальной оболочкой, смешивался с воздухом, что и привело к взрыву.

13 марта
Правительство Японии сообщило о сложной ситуации на блоке № 3 — вышла из строя система его аварийного охлаждения, которая должна была заработать при снижении уровня теплоносителя ниже определённой уставки. Имелись предварительные данные, что ТВЭЛы по высоте частично находились или находятся выше уровня воды. Существовала угроза взрыва водорода.

Японские официальные лица уведомили МАГАТЭ, что в 9:20 по местному времени начался сброс давления в гермооболочке 3-го блока контролируемым выпуском пара. В дальнейшем из-за отсутствия всех возможностей охлаждения реактора изнутри началась подобная проведённой на первом блоке операция по закачке морской воды для охлаждения реактора.

14 марта
В 11:01 по местному времени произошёл взрыв водорода на третьем энергоблоке станции по тем же причинам, что и на первом. В результате ранения получили 11 человек. Гермооболочка и корпус реактора, по сообщению японских официальных лиц, не были повреждены.

На блоках 1 и 2 начались работы по восстановлению аварийного электроснабжения с помощью мобильных силовых установок. Продолжалась подача морской воды с борной кислотой для охлаждения реакторов блоков 1 и 3.

На блоке 2 отказала система аварийного охлаждения, и TEPCO уведомило о начале такой же аварийной ситуации, как и на блоках 1 и 3.

После отказа системы охлаждения, на блоке 2 началась операция по охлаждению морской водой с борной кислотой, аналогичная проводимой на 1 и 3 блоках. Однако в процессе работ отказал предохранительный клапан сброса пара из реактора, и из-за возросшего давления, подача воды стала невозможной. Активная зона на некоторое время оголилась полностью, часть ТВЭЛов, вероятно, оказались серьёзно повреждены. Однако функции клапана удалось восстановить, что позволило сбросить давление и продолжить охлаждение морской водой.

15 марта
Примерно в 6:20 по местному времени произошёл взрыв на втором блоке АЭС. Вероятно, повреждён бак-барботёр (резервуар в виде тора, находящийся на более низкой отметке, чем реактор), предназначенный для конденсации пара, поступающего из реактора в аварийных ситуациях. Давление в барботёре упало в три раза, что говорит о его повреждении. В момент взрыва уровень радиации на промплощадке вырос до 8217 мкЗв/час, но позже снизился на треть. Причиной взрыва, как и в предыдущих случаях, явилось скопление водорода. В результате взрыва возможно была нарушена целостность гермооболочки.

Одновременно на блоке 4 произошёл пожар в хранилище отработанного ядерного топлива, радиоактивные вещества, по информации МАГАТЭ, стали поступать в атмосферу. Пожар был потушен в течение 2 часов.

Со станции эвакуирован весь персонал. Вести борьбу с катастрофой остались 50 инженеров.

16 марта
В 5:45 утра по местному времени сотрудниками, пытающимися наладить электроснабжение, было замечено пламя на углу здания энергоблока 4. Спустя 30 минут разведка персоналом не обнаружила признаков возгорания. Подать воду к энергоблоку 4 было невозможно из-за уровня излучения от блока 3.

В 8:34 утра по местному времени от блока 3 стали подниматься клубы белого дыма. Определить причину не удалось из-за отсутствия необходимого персонала и тяжёлой радиационной обстановки. Возможно, на блоке 3 произошло событие аналогичное случившемуся 15 марта на блоке 2, однако шума взрыва замечено не было.

Уровень воды в бассейне выдержки топлива блока 5, упавший до опасных величин, удалось поднять. Планируется подача электропитания от работающего дизеля 6-го блока для решения этой проблемы.

Министр сил самообороны Японии Тосими Китадзава заявил, что планируется сброс воды над энергоблоком 3 с помощью вертолётов. Также готовится заливка блока водой с земли, однако для этого необходимо расчистить завалы возле энергоблока.

17 марта
09:48 по местному времени, ввиду угрозы повреждения отработавшего топлива в бассейнах выдержки третьего и четвёртого энергоблоков, началась операция по сбросу морской воды с военных вертолетов CH-47. Таким способом попытались заполнить бассейны. Двумя вертолетами осуществлено по 4 рейса.

Подъезды к энергоблоку 3 удалось расчистить от крупного мусора (последствий цунами). После этого, с 19:05 до 19:45, воду в бассейн выдержки отработавшего топлива 3-го энергоблока безуспешно пытались заливать шесть полицейских грузовиков, экипированных водяными пушками. Им не удалось достать до бассейна. Затем, с 19:45 до 20:09, пять пожарных машин, оснащённых насосами высокого давления, вылили 30 тонн воды в район 3-го блока.

В последние дни штаб по ликвидации аварии столкнулся с чрезвычайно сложной задачей по выбору приоритета работ. Необходимо вести пролив морской водой на блоках 1-4 и периодически сбрасывать из них пар, при этом костяк персонала необходим на блоках 5 и 6 для усилий по сохранению их в нормальном состоянии. Эти задачи решались 50-ю инженерами, оставшимися после эвакуации остального персонала. Их работа осложняется серьёзным ухудшением радиационной обстановки после каждого сброса пара, которое вынуждает людей перемещаться в укрытие. Из-за высокого уровня излучения также затруднён анализ степени возможного повреждения различных функциональных систем. 17 марта количество персонала удалось существенно расширить — на промплощадке присутствуют ещё 130 человек, в том числе солдаты сил самообороны. В дополнение небольшая рабочая бригада пожарных и полицейских участвовала в операции по заливке воды с земли.

В течение дня проходила операция по подключению силовой линии электропередач для восстановления электроснабжения энергоблока 2, которая была приостановлена на время операции по заливке воды с земли и возобновлена в 20:30. Кроме того, удалось восстановить работу резервной дизельной электростанции блока 6, её используют поочерёдно для подачи воды в блоки 5 и 6.

5—11 мая
5 мая впервые со времени начала аварии в реакторное отделение одного из блоков, номер 1, зашли люди. Это потребовалось для установки оборудования, с помощью которого планируется круглосуточно выводить и очищать воздух внутри для начала восстановительных работ большим числом рабочих. 12 ликвидаторов в изолирующих дыхательных аппаратах вошли в здание группами по 3 человека, находясь внутри по 10 минут. Всего работы продолжались 90 минут, уровень ионизирующего излучения, измеренный работниками, составил 93 мЗв/ч. Группа установила 4 вентиляционных короба для выхода воздуха на фильтры снаружи здания и 4 для его возврата.

В ночь с 8 на 9 мая, после трехдневной очистки воздуха, в здание блока 1 вновь вошли ликвидаторы для получасовой радиационной разведки. Измеренный уровень излучения на первом этаже составил около 10 мЗв/ч, однако в некоторых местах он значительно выше — до 700 мЗв/ч. Персонал сумел подняться и на второй этаж здания, где показания составили 40—100 мЗв/ч. Несмотря на высокий уровень излучения, исходя из необходимости осуществления плана по заполнению водой гермооболочки, 10 мая персонал начал работы по осмотру оборудования, восстановлению и наладке уровнемеров реактора. Места основных работ выгородили свинцовыми матами, несколько снижающими уровень излучения.

С 10 мая на блоке 3 начались работы по сооружению новых трубопроводов для закачки воды в реактор. Последние дни наблюдался постоянный рост температуры в реакторе, после повышения на 34,1 °C за 10 дней она достигла величины 150,6 °C. Вкупе с быстрым повышением уровня воды в подземных сооружениях блока (на 16 см за тот же период времени), это даёт основания считать, что большая часть воды не доходит до реактора, что и заставило принять решение о сооружении новых трубопроводов. 10 мая также удалось обследовать бассейн выдержки отработавшего топлива блока 3. Пробы показали высокие концентрации радионуклидов: 140 кБк цезия-134, 150 кБк цезия-137 и 11 кБк иода-131. Видеосъёмка бассейна показала картину значительно хуже, чем на 4 блоке: топливо находится под грудой стальных балок, арматуры, различных обломков и бетонной крошки.

11 мая было найдено место новой течи радиоактивной воды, являвшейся причиной повышения активности морской воды рядом с водозабором блока 3 в последние дни. Высокоактивная вода выливалась из бетонных проходок силовых кабелей, связанных под землёй с системой подземных сооружений энергоблока. Течь была остановлена заливкой проходок бетоном.

25 мая—2 июня
25 мая компания TEPCO временно приостановила операцию по откачке загрязненной воды из затопленных сооружений энергоблоков 2 и 3 для проведения работ на линиях электроснабжения, а также для уточнения оставшегося свободного объема в очистных сооружениях энергоблока 3 . На следующий день компания объявила, что в очистных сооружениях 3-го блока было обнаружено понижение уровня воды на 4,8 см за 20 часов, прошедших после останова перекачки воды, что соответствует утечке около 57 тонн, при этом наблюдается дальнейшее падение уровня . Позднее было обнаружено, что вода протекает в подземный канал, ведущий в соседнее здание. 27 мая компания объявила, что к 7:00 местного времени уровень воды понизился ещё примерно на 3 см от уровня 17:00 26 мая. По прогнозам TEPCO, снижение уровня воды в очистных сооружениях, скорее всего, быстро прекратится. Ликвидация мест протечек затруднена из-за высокого уровня излучения от поверхности загрязненной воды, доходящего до 70 мЗв/ч, однако попытки устранения течи, возможно, придётся предпринять .

31 мая около 14:30 местного времени при разборе завалов с южной стороны здания энергоблока 4 произошел взрыв кислородного баллона в груде обломков, убираемых с помощью дистанционно управляемой техники. Травм обслуживающего персонала и повреждений техники нет.

31 мая на энергоблоке 2 запущена новая система охлаждения бассейна выдержки отработавшего топлива. Компания TEPCO заявила, что с помощью циркуляции воды через установленный теплообменник в течение месяца планируется понизить температуру в бассейне с 70 до 40 °C, что должно уменьшить парообразование и влажность воздуха в здании энергоблока, мешающие проведению восстановительных работ. Уже по данным на 2 июня температура в бассейне упала до 38 °C, и компания известила о намерении повторить разведку влажности в помещениях энергоблока. Если ситуация улучшилась, то будут проведены работы по установке систем очистки воздуха от радиации.

3 июня
3 июня в здании энергоблока 1 был произведён осмотр помещений с использованием дистанционно управляемого робота. В ходе осмотра в одном из помещений здания была обнаружена трещина в полу, из которой выходит пар, при этом измеренный уровень радиоактивного излучения вблизи места разлома составил от 3 до 4 Зв/ч, что пока считается самым высоким уровнем, зарегистрированным на промплощадке АЭС после аварии. По заявлениям компании TEPCO, источником пара, вероятнее всего, является вода с температурой около 50 °C, скопившаяся в подземных сооружениях энергоблока, однако распространение пара было отмечено только в ограниченном количестве помещений, так что большого влияния на дальнейшие восстановительные работы эта находка не окажет.

Положение на промплощадке АЭС:
Уровень радиации на 4:00 мск 4 июня 2011г: южная сторона административного здания 365 мкЗв/ч, западные ворота 14 мкЗв/ч, центральный вход 42 мкЗв/ч (на 5:30 мск 21 мая).

Некоторое количество радионуликдов (иод, цезий, плутоний, америций, кюрий) обнаружены в пробах грунта на территории станции.

Радиоактивные вещества присутствуют в пробах грунтовых вод под станцией и морской воды рядом с ней.

Влияние на жизнь людей:

Превышение нормы содержания радионуклидов обнаружено в молоке, сельскохозяйственных продуктах и морепродуктах, произведенных в префектуре Фукусима и близлежащих к ней. Правительство ограничило распространение и употребление некоторых продуктов в нескольких районах.

Радиоактивный иод в количествах, превышающих допустимые нормы, был обнаружен в водопроводной воде нескольких префектур. 10 мая все ранее наложенные ограничения на употребление питьевой воды были отменены Правительством Японии.

Радиоактивный цезий обнаружен в морском иле в 50 км от станции.

Малые количества радиоактивного стронция обнаружены в некоторых пробах грунта и растений на территории 20-80 км от станции.

Радиоактивный цезий в количествах, превышающих допустимые нормы, был обнаружен в листьях чая, собранных в нескольких префектурах.
С 13 мая продажа этих чайных листьев была добровольно приостановлена.

Радиоактивный иод и цезий присутствуют в пробах грунта с морского дна на расстоянии 15-20 км от станции и глубине 15-20 метров. Радиоактивный цезий также обнаружен в пробах грунта с морского дна у побережья в соседних префектурах.

-11 марта правительство Японии эвакуировало население из 3-километровой зоны вокруг АЭС Фукусима-1.
-12 марта эвакуация была объявлена из 10-километровой зоны.
-14 марта зона эвакуации расширена до 20 километров вокруг станции. Люди, живущие на расстоянии от 20 до 30     километров от АЭС, должны оставаться в помещении.
-15 марта над АЭС в радиусе 30 км запрещены воздушные полёты[139].
-24 марта зона расширена до 30 километров (для желающих покинуть зону), что может увеличить количество эвакуируемых вдвое.
-31 марта предполагалась эвакуация жителей с территории в радиусе 40 км от АЭС[141], однако решение так и не было принято
По состоянию на 15 марта были эвакуированы по одним данным 185 000[142], по другим — 200 тысяч человек[143]. По состоянию на 23 марта эвакуировано более 320 000 человек, однако это число включает и людей, эвакуированных из-за цунами.

15 марта Правительство Японии сделало запрос в МАГАТЭ о поддержке в сфере экологического мониторинга и исследования воздействия радиации на здоровье людей. Планируется, что команды экспертов агентства помогут в этом японским коллегам.

23 марта в Токио были введены ограничения на употребление водопроводной воды детьми до одного года из-за обнаружения в ней иода-131, при этом его концентрация ниже значений, установленных в Японии для чрезвычайных ситуаций. Однако уже 24 марта в связи падением концентрации веществ в воде все ограничения были сняты. Ранее присутствие иода-131 и цезия-137 было обнаружено в молоке и шпинате в префектуре Фукусима. Употребление некоторых продуктов было запрещено, хотя это не несёт опасности для здоровья.

В пробах морской воды, взятых 22 и 23 марта в 30-километровой зоне станции, был обнаружен иод-131 (несколько выше допустимых норм) и цезий-137 (намного ниже допустимых норм). В дальнейшем начался существенный рост активности воды: в пробах, взятых в 330 метрах от станции к 29 марта активность превысила допускаемые нормы в 3355 раз, к 31 марта — в 4385 раз.

28 марта в двух из пяти пробах почвы на промплощадке станции обнаружены незначительные количества плутония (0,19—1,2 Бк/кг).

23—24 марта следы (незначительное количество, нехарактерное для данной местности) радиоактивных веществ, были отмечены по всему земному шару: в Западной Европе (Германия, Исландия, Франция), США (Калифорния, Вашингтон, Орегон, Колорадо, Гавайи, Массачусетс и др. штаты), Южной Корее (Сеул) и России (на корабле, прибывшем в Ванино из порта Кавасаки, в Приморском крае, в Камчатском крае). Многие страны, в том числе Россия, запретили ввоз в страну продуктов из нескольких префектур Японии: Гумма, Ибараки, Нагано, Тотиги, Фукусима и Тиба.

После аварии на «Фукусима-1» резко изменилась ситуация в урановой отрасли: упали спотовые цены на природный уран, резко снизились котировки акций уранодобывающих компаний. По предварительным оценкам рост стоимости строительства новых АЭС составит 20—30 %.

Японское правительство обязало владельца АЭС — компанию TEPCO — выплатить компенсацию вынужденным переселенцам, численность которых составляет примерно 80 000 человек. По прогнозам банка Bank of America — Merrill Lynch общая сумма компенсационных выплат может превысить 130 млрд долларов, в случае самого негативного варианта развития событий. Стоимость акций TEPCO снизилась на 80 %, компания потеряла 32 млрд долларов в рыночной стоимости. Moody's изменила кредитный рейтинг компании с А+ на ВВВ+.

АЭС была застрахована на несколько десятков миллионов евро в Deutsche Kernreaktor-Versicherungsgemeinschaft, однако по условиям договора страхования не является страховым случаем ущерб, причинённый в результате землетрясения, цунами и извержения вулкана.