이번 일본 지진은 태평양판과 북미판의 경계에서 발생한 것으로 이 해역에서는 1973년 이래로 규모 7.0 이상의 지진이 10회 발생하는 등 역단층 판경계 지진이 많이 발생한다.
일본은 북미판, 유라시아판, 태평양판, 필리핀판이 만나는 곳에 위치한 지역으로 강진이 자주 발생하는 지역이다. 이번 대지진은 태평양판과 북미판이 만나는 판 경계에서 발생하였는데, 이곳은 태평양판과 북미판이 양쪽에서 서로 밀고 있는 곳으로 역단층의 판경계 지진이 많이 발생하는 해역이다. 일본대지진이 발생한 지역은 태평양판이 일 년에 약 83~92mm의 속도로 북미판 아래로 섭입하고 있으며, 이번 지진은 단층의 상부가 약 20~30m 이동하였고, 단층면의 길이가 450km, 폭이 200km인 것으로 분석되었으며, 1973년 이래로 이 해역에서 규모 7.0 이상의 지진이 10회 발생한 바 있다.