地震発生当時、福島第一原発１号～３号炉が運転中で、４号～６号炉は定期検査中でした。
運転中の原子炉には、１号炉４００体、２号炉５４８体、３号炉５４８体の燃料体が装荷されていました。
４号炉ではすべての燃料体が使用済み燃料プールに移されていました。
１号～３号炉は地震で緊急停止しましたが、その後、地震・津波による電源喪失で炉心燃料の崩壊熱が除去できなくなり、極めて深刻なメルトダウン事故となりました。
●１号～３号炉の原子炉燃料あわせて約１５００体が溶融しました。
燃料中には下記の放射性セシウム、放射性ヨウ素が含まれていました。
炉心の放射能（単位ペタベクレル ペタは10の15乗）
Cs137 Cs134 I131
１号炉 300 260 2400
２号炉 255 276 2340
３号炉 221 251 2330
●水－ジルコニウム反応で大量の水素が発生し、１、３、４号炉で水素が爆発し、原子炉建屋が破壊されました。 (注）４号炉の水素爆発は、３号炉から流入したに水素によると考えられています。
原子炉建屋は原子炉格納容器から漏れ出た放射能が外部に出ることを防ぐ役目を持っています。
そのため、ベントや爆発に伴う外部環境への放出以外にも、原子炉格納容器から漏れ出た放射能が継続的に外部環境に放出されました。
●大量の放射能が環境に放出されました。
１～４号機の使用済み燃料プールは冷却機能と補給水機能を喪失しました。
コンクリートポンプ車等による応急処置的な注水が併用されましたが、プール水温は上昇し、70～90℃の高温度水準で推移しました。代替循環冷却システムが稼働するまでに最長約５箇月を要しました。
１、３、４号機では水素爆発が生じました。大量の放射能放出につながる使用済み燃料プールの破壊はまぬかれましたが、飛散したコンクリート片等がプールに落下しました。
４号機の使用済み燃料プールの水からは、通常の燃料プールの濃度よりも高い放射性物質が検出されています。