２０日午後４時５３分ごろ、青森県階上町で震度５強の地震があった。震源地は三陸沖で、震源の深さは約１０キロ。地震の規模はマグニチュード（Ｍ）７・５と推定される。気象庁は北海道太平洋沿岸中部と青森県太平洋沿岸、岩手県に津波警報を出した。その後、岩手県の久慈港８０センチなど、北海道、青森県、宮城県で津波を観測した。気象庁は、北海道・三陸沖後発地震注意情報を発表した。昨年１２月以来、２回目。
また、北海道太平洋沿岸東部と西部、青森県日本海沿岸、宮城県、福島県に津波注意報を出した。気象庁は記者会見を開き、今後１週間程度、同規模の地震に注意するよう呼びかけた。津波警報、注意報が解除されるまでは避難を続けるよう求めた。
政府は、官邸の危機管理センターに官邸連絡室を設置。高市早苗首相は「被害状況の把握など対応に全力で当たっている」と述べた。
総務省消防庁によると、午後６時時点で北海道、青森、岩手、宮城、福島の５道県で１５万６４７１人に避難指示が出た。