Olyckan inträffade efter ett jordskalv som bröt strömmen till kraftverket. En flodvåg (tsunami) sköljde över verket och slog även ut nödgeneratorer vilket gjorde verket helt strömlöst.
Reaktorerna nödstoppades redan vid jordskalvet men de behöver löpande kylning för att hamna i s.k. ”cold shutdown”. När kylningen uteblir smälter till slut bränslet i reaktorn och kan smälta igenom nästan vilka material som helst.
Man vet än idag inte hur många av reaktorerna 1-4 som har en härdsmälta som tagit sig utanför reaktorn. Nr4 var inte i bruk men var delvis ansluten ihop med Nr3 där väteexplosioner sprängde bort de yttre skalen runt reaktorerna.