Den 11. marts 2011 klokken 14.46 blev det østlige af Japans Tohoku-region ramt af et undersøisk jordskælv, der målte 9.1 på richterskalaen, hvilket dermed gør det til det kraftigste jordskælv, der nogensinde er målt i Japan og et af de fem kraftigste i verden siden år 1900. Epicentret lå i 24 kilometers dybde cirka 67 kilometer fra land, og det seks minutter lange jordskælv udløste en serie af tsunamier, der ramte kysten en time senere klokken 15.55. Myndighederne havde allerede igangsat evakueringer, og tsunamivarsler lød i flere byer på Honshus nordøstlige kyst, men alligevel endte mere end 18.000 mennesker med at miste livet, mens flere tusinde forblev savnet, så det menes, at mindst 20.000 mennesker omkom, hvilket gør dette til den værste naturkatastrofe i efterkrigstidens Japan.
Nogle af disse omkom allerede i forbindelse med jordskælvet, som var en kulmination på en række mindre skælv, der havde fungeret som optakt i dagene forinden. Jordskælvet den 11. marts blev efterfulgt af mere end 1000 efterskælv, og et år efter var antallet af jordskælv med en styrke på mere end 4.0 i regionen oppe på 1887. Jordskælvet kunne mærkes i Tokyo, der lå 373 kilometer væk, og her blev antennen på Tokyo Tower blandt andet bukket. I Fukushima-præfekturet blev der iværksat undtagelsestilstand, da et atomkraftværk tog så stor skade, at det igangsatte en nedsmeltning, så store dele af området efterfølgende blev spærret af på grund af fare for radioaktiv stråling. Som følge af dette blev det besluttet at lukke alle Japans atomkraftværker for at styrke sikkerheden på disse, og mens de fleste åbnede igen, var der andre, som måtte lukkes permanent. Udover de omkring 20.000 dødsfald som en direkte følge af katastrofen, så er der siden over 3000 mennesker, der er døde som følge af jordskælvet og tsunamien - det vil sige af sygdom eller af skader, som de pådrog sig i forbindelse med disse. Nogle tilfælde af selvmord er desuden inkluderet. Over 1.500 børn mistede en eller begge forældre, og kun 19 udlændinge døde.
Over 14.000 af de omkomne endte med at drukne eller blive kvast ihjel af den enorme tsunami, der fuldkommen ødelagde flere mindre byer. Mange mennesker havde søgt væk fra kysten i troen på, at det var nok, men bølgerne viste sig imidlertid at være højere, end folk havde troet. De bølgebrydere, der ellers er blevet bygget ved de japanske kyster for at holde folk beskyttet fra tsunamier, var ikke noget effektivt værn, for da bølgerne ramte, fortsatte de videre ind over land, hvor de fortsatte flere kilometer frem, før de omsider begyndte at trække sig tilbage i havet - og med sig tog de meget af den ravage, de havde spredt på deres vej. Hele huse blev revet op fra deres fundamenter, mens biler i tusindvis blev slæbt med ud i havet. I dagene efter fandt man sågar overlevende, der endnu klamrede sig til flydende vraggods, og noget af dette blev med tiden fundet på den anden side af Stillehavet i USA.
Tsunamierne endte med at sprede sig over et område svarende til 561 kvadratkilometer, og det gik blandt andet ud over den største by i området - Sendai, hvor lufthavnen blev oversvømmet. Broen til øen Miyatojiima blev desuden skyllet væk, så de 900 beboere blev isoleret fra resten af landet. Da tsunamien ramte blev det optaget af nyhedshelikoptere, der sendte live, og dette var således første gang, en tsunami var blevet fanget på direkte TV. Denne blev yderligere dokumenteret på landjorden af private via mobiltelefoner og bilkameraer, der gav et førstehåndsindblik i ødelæggelserne og dermed også en dybere indsigt i naturens kræfter.
I årene op til jordskælvet i 2011 havde forskere advaret om, at Tohoku-regionen ville blive ramt af et voldsomt jordskælv inden for 30 år, og at dette med stor sandsynlighed ville udløse en tsunami, men ingen var forberedte på jordskælvets styrke, og det kom således bag på både myndigheder og indbyggere. Landets bølgebrydere var for eksempel designet til at kunne modstå de bølger, man mente var videnskabeligt mulige, så i kølvandet på katastrofen gik man omgående i gang med at forbedre disse og sikre de nordlige kyster såvel som andre sårbare egne af landet. Evakueringsprocedurerne er ligeledes blevet reformeret, så folk nu skal være opmærksomme på, at man ikke blot skal søge væk fra kysten - man skal også sørge for at søge så højt op som muligt. Mange overlevede netop, fordi de kravlede op på hustage eller begav sig op på bakker, hvorfra de kunne se, hvordan tsunamien smadrede alt omkring dem. Der er siden blevet opsat mindesmærker rundt omkring i Tohoku-regionen, hvor genopbygningen hurtigt blev sat i gang, så de fleste egne nu har kommet sig. Dog er atomkraftværket i Fukushima endnu mærket af katastrofen.
Dette var desuden den dyreste naturkatastrofe i verdenshistorien, idet omkostningerne hurtigt overhalede den billion, som Kobe-jordskælvet i 1995 kostede, hvilket var den hidtidige rekord, men eftersom Japan stadig er mærket af ødelæggelserne og er i gang med at genopbygge, så fortsætter regningen endnu med at stige. Det estimeres, at tsunamiens ødelæggelser resulterede i 25 millioner tons vraggods, som det har kostet både penge og hårdt arbejde at fjerne. Omkring 230.000 køretøjer blev smadret, og 45.000 bygninger blev ødelagt, mens yderligere 144.000 tog skade, heriblandt 300 hospitaler, hvoraf 11 af disse blev lagt i ruiner. Mere end 20 togstationer blev ødelagt af tsunamien, der ligeledes afsporede flere tog. 10 % af Japans havne blev beskadiget, og en dæmning brød sammen, mens seks andre efterfølgende slog revner. Umiddelbart efter jordskælvet blev shinkansen og mange andre toglinjer indstillet, og det samme blev flytrafikken i Narita og Haneda lufthavn. Alle Japans havne lukkede ligeledes ned i en kort periode.