失去电力之后，水泵无法给核反应堆的堆芯输送冷却水，导致堆芯的温度不断升高。最终，多个机组的堆芯发生熔毁，由此大量释放出的氢气还引发了剧烈的爆炸，结果导致大量的放射性物质泄漏出来，进入陆地、大气和海洋中。继切尔诺贝利核事故之后，福岛第一核电站事故再次成为了等级最高的核事故。
在福岛第一核电站南面10公里的地方，还有另一座核电站——福岛第二核电站。这座核电站受到海啸的袭击之后，冷却系统一度停摆，核反应堆的堆芯温度升高至100 ℃。但好在经过紧急处理之后，第二核电站没有出现堆芯熔毁。在2019年，福岛第二核电站停止运行。
