หลังเกิดแผ่นดินไหว คลื่นสึนามิและการล้มเหลวของระบบหล่อเย็นที่โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ฟูกูชิมะแห่งที่หนึ่ง และปัญหาซึ่งเกิดขึ้นกับโรงไฟฟ้านิวเคลียร์แห่งอื่นในญี่ปุ่นเมื่อวันที่ 11 มีนาคม พ.ศ. 2554 มีการประกาศภาวะฉุกเฉินนิวเคลียร์ ซึ่งเป็นครั้งแรกที่มีการประกาศภาวะฉุกเฉินนิวเคลียร์ในญี่ปุ่น และราษฎร 140,000 คนที่อาศัยอยู่โดยรอบรัศมี 20 กิโลเมตรจากโรงไฟฟ้าถูกอพยพ[9] เหตุระเบิดและเพลิงไหม้ส่งผลให้กัมมันตภาพรังสีระดับที่เป็นอันตราย ทำให้ตลาดหลักทรัพย์ปิดตัวลดลงอย่างรุนแรงและการแห่ซื้อของ (panic buying) ในซูเปอร์มาร์เก็ต[10] สหราชอาณาจักร ฝรั่งเศสและประเทศอื่นอีกบางประเทศแนะนำให้ประชาชนของตนพิจารณาออกจากกรุงโตเกียว จากความกลัวว่าจะมีการปนเปื้อนนิวเคลียร์ที่ขยายลุกลามออกไป อุบัติเหตุดังกล่าวทำให้ความสนใจมึ่งไปยังปัญหามาตรฐานการออกแบบโครงสร้างแผ่นดินไหวนิวเคลียร์ญี่ปุ่น และส่งผลให้รัฐบาลประเทศอื่นประเมินโครงการนิวเคลียร์ของตนเช่นกัน จนถึงเดือนเมษายน พ.ศ. 2554 น้ำยังคงถูกเทเข้าไปในเครื่องปฏิกรณ์ที่ได้รับความเสียหายเพื่อหล่อเย็นแท่งเชื้อเพลิงที่กำลังหลอมละลายนั้น จอห์น ไพรซ์ อดีตสมาชิกฝ่ายนโยบายด้านความปลอดภัยที่บรรษัทนิวเคลียร์แห่งชาติของสหราชอาณาจักร กล่าวว่า "อาจใช้เวลา 100 ปี ก่อนที่แท่งเชื้อเพลิงที่กำลังหลอมละลายนั้นจะสามารถถูกนำออกจากโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ฟูกูชิมะของญี่ปุ่นได้อย่างปลอดภัย"[11]

ปัญหาในการรักษาความเสถียรของโรงไฟฟ้าฟูกูชิมะแห่งที่หนึ่งทำให้ทัศนะต่อต้านพลังงานนิวเคลียร์ จนถึงเดือนมิถุนายน พ.ศ. 2554 "ชาวญี่ปุ่นมากกว่า 80 เปอร์เซ็นต์ว่า ตนเป็นพวกต่อต้านนิวเคลียร์และไม่เชื่อข้อมูลเกี่ยวกับรังสีของรัฐบาล"[12] วิกฤตการณ์ฟูกูชิมะทีกำลังดำเนินไปอาจเป็นจุดจบของพลังงานนิวเคลียร์ในญี่ปุ่น เมื่อ "พลเมืองที่เห็นค้านเพิ่มขึ้นและทางการท้องถิ่นปฏิเสธจะอนุญาตให้เครื่องปฏิกรณ์ที่ผ่านการตรวจสอบความปลอดภัยแล้วกลับมาทำงานใหม่" ทางการท้องถิ่นสงสัยว่า ได้ดำเนินมาตรการความปลอดภัยเพียงพอหรือยัง และสงวนท่าทีที่จะให้อนุญาตตามที่กฎหมายกำหนด ก่อนที่จะนำเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ที่ชะลอการทำงานไปนั้นกลับมาทำงานอีกครั้ง[12]