20日下午约4时52分（美东时间20日凌晨约3时52分），日本本州东北部「三陆」地区外海发生芮氏规模7.7的极浅地震。
这起地震也引发「长周期地震动」（long-period earthquake ground motion）。根据摇晃程度，长周期地震动共分为4个阶段，以第4阶段最危险。
气象厅表示，20日在宫城县北部与秋田县内陆的南部观测到第3阶段，在青森县及岩手县等地观测到第2阶段，并在东京都等1都3县观测到第1阶段。其中第3阶段是「难以站立」。
鉴于长周期地震动的震源深度浅，因此容易发生规模大的地震。
日本总务省当晚7时45分对北海道及青森县等4县共近18万人下达「避难指示」。
日本气象厅原本宣布这起地震是7.5、震源深度10公里，但之后改为7.7、19公里。被下达避难指示的5个道、县还有岩手县、宫城县和福岛县。