福岛第一核电站3号机组当地时间11时01分（北京时间10时01分）发生氢气爆炸，上空升起大量浓烟，反应堆所在建筑被炸，只剩下“骨架”。但是放置反应堆的容器没有损坏。日本内阁官房长官枝野幸男14日说，3号机组的爆炸可以认为和此前1号机组的爆炸同属氢气爆炸，即反应堆内部产生的氢气溢出接触外界氧气发生剧烈反应，并非核爆炸。

　　东京电力公司当天下午向日本政府通报2号机组也丧失了冷却功能。可能由于向反应堆注水的装置在之前相邻的3号机组发生氢气爆炸时受损，午后2号机组反应堆水位快速下降。工作人员开始向2号机组反应堆灌注海水，但最终燃料棒还是几乎全部露出水面。经检测，2号机组周边的放射线剂量已经上升，可能是堆芯已经出现部分熔毁。为降低2号机组反应堆容器中的压力，工作人员已开始释放其中的蒸汽。

　　另外，枝野幸男在14日晚召开的记者会上表示，3号机组发生的爆炸使2号机组的混凝土保护体损坏，氢气得以向外排出，因此2号机组发生大规模氢气爆炸的可能性很低。即使事态发展到最糟糕的状况，福岛第一核电站事故也不会达到切尔诺贝利核电站事故的严重程度。

　　14日，有多名核电站工作人员和自卫队队员被确认遭受核辐射，其中包括东京电力公司和来自合作伙伴公司的职员共6人，给3号机组反应堆灌注海水的一名男性自卫队队员等。
 
　　就福岛第一核电站放射性物质泄漏事故，澳大利亚核科学和技术组织前任主席齐吉·斯威特科夫斯基14日接受媒体采访时表示，相对于这次地震和海啸，日本核电站的核泄漏事故所造成损害较小，与美国三里岛核事故不能等量齐观。福岛第一核电站的反应堆还没有损坏到那个程度。目前看来，这一核电站发生大规模放射性物质泄漏的风险较小。

　　大地震发生后，日本全国共有4座核电站受到不同程度的影响，上述核电站共有11座核反应堆停止运转。

　　日本原子能发电公司14日宣布，该公司在11日大地震中自动停止运转的东海第二核电站重新获得外部电力供应，将代替应急柴油发电机来冷却其反应堆温度。预计反应堆近期将进入稳定的“低温停止状态”。

　　总部设在维也纳的国际原子能机构13日发布最新消息说，根据日本原子能部门的通报，东北部宫城县女川核电站周边地区的辐射量已经降至正常标准。

　　此前，日本方面曾通报国际原子能机构说，因检测到放射性物质，东北电力公司下属的女川核电站已经进入最低一级的紧急状态。

　　经调查，辐射源并非来自女川核电站的3座反应堆，日方推测辐射读数异常的原因可能与曾发生爆炸的福岛第一核电站有关。