日本時間20日下午4時53分（台灣時間下午3時53分），東北地區發生強震，震央位於三陸外海，震源深度約10公里。氣象廳最初估計規模7.4，之後上修至7.7。氣象廳示警，本週發生大地震的可能性，與平時比相對高。
氣象廳指出，雖然發生「巨大地震」的機率為1%，但呼籲民眾不容小覷，因為過去早有前例。包括發生在2011年3月9日，同樣在北海道三陸外海，發生規模7.3強震，結果兩天後，就發生規模高達9.0的311東日本大地震。此外，在1963年，千島群島的擇捉島東南方外海，發生規模7.0強震後18小時，又發生規模8.5的巨大地震。
氣象廳指出，這起地震被認為是板塊相互擠壓所引發，屬於斷層上下錯動的「逆斷層型」地震。北海道三陸外海過去地震活動頻繁，去年11月，也曾發生規模6.9地震並觀測到海嘯，日本政府地震調查委員會的長期評估也認為，該區域存在發生「超巨大地震」的潛在風險。
日本內閣官房長官木原稔表示，目前尚未收到重大傷亡或嚴重災損的報告，而海嘯警報也已在20日晚間全部解除。
