2011年3月11日14:46，日本地震产生的震动已经让一号机组自动运行了停堆程序，显示器画面显示，控制棒已经自动插入燃料棒。同时，由于地震震级过强，核电站外部供电全部中断，但应急柴油发电机很快启动，让核电站可以继续运行反应堆并对其进行应急处置。
一号机组的工作人员开始检查最为重要的冷却设备此刻能否正常工作，据控制系统的记录，影响一号机事故走向的重要部件——隔离冷凝器（IC），已经在地震发生6分钟后因反应堆容器压力升高自动开启阀门开始工作。但对隔离冷凝器（IC）进行检查的工作人员却并未发现，他通过不断开闭阀门来检验设备工作状态，最终将阀门关闭。
调查报告指出，当时操作员认为反应堆的降温速度过快，出于“反应炉快速降温或会受损”的理由，关闭了阀门。
失去了唯一的供电，此刻仍在运转的，只剩下了应急照明灯，以及因为失去降温手段而迅速升温的反应堆。据事后模拟测算，反应炉中的水位已经开始快速下降。在断电条件下唯一能够迅速使用的制冷设备，只剩下了隔离冷凝器。
隔离冷凝器是一号机组中十分特殊且重要的制冷设备，与一号机组配备的其他降温措施在设计上有着根本的不同。福岛核电站反应堆是沸水堆，一般用于核电降温的手段大抵是注水，但是液态水在高温情况下会蒸发，从而增大反应堆安全壳内的压力。当反应堆持续升温，注水时水压也要相应增大，同时进一步增加反应堆安全壳内的压力。而隔离冷凝器使用的降温制冷水与反应堆分离，理论上只要向隔离冷凝器持续注水，其制冷效果几乎是永续性的，不需要考虑反应堆内压力。此外，隔离冷凝器不需要额外动力驱动，只需要电控或手动打开阀门即可。
一号机组的工作人员由于隔离冷凝器阀门开闭指示灯因断电失去显示，陷入对“隔离冷凝器（IC）阀门是否打开”的困惑。操作员和现场指挥都没有想起此前已经将其阀门关闭这一事实。距离一号机组控制室350米外的中央指挥室，却一直以为一号机组的隔离冷凝器处于工作状态。
比起地震发生前燃料上方4.4米的水位，仅两个小时水位就下降了约2米。所有人都知道，燃料堆已经产生了大量热量，亟需降温。但此刻一号机组操作室内仍然不确定隔离冷凝器是否运转，只能依靠快速下降的水位进行推断。
在冷却水耗尽时，水位计读数一侧残留水将被原子炉内因持续升温导致膨胀的高压气体持续挤压，进而致使读数升高。
22:39，水位计读数显示，水位目前在燃料堆上方0.55米处，20分钟的时间里，在没有注水的情况下反应堆冷却水水位上升0.35米，无论如何都是不可能的事情。但当时一号机组的工作人员并没有意识到事情的严重性，直到12日的0:00，一号机组工作人员才连通反应堆压力仪表。此时，炉内的核燃料已经升温至1200摄氏度，开始熔融......
15:36，大量此前生成的氢气聚集在厂房顶部。最终，一声巨响，一号机组建筑上方升腾起了一片白色水汽凝成的烟幕，在之后的三天中，这样的爆炸又重复了3次。
福岛核电站事故的评级最终定在了7级，成为继切尔诺贝利核电站事故后唯一一个评级达到7级的商业核电站事故。
福岛核电站一号机组的隔离冷凝器已经有超过40年没有使用过。无论是维持日常运营的普通操作员，甚至是核电站负责人都“从来没有见过IC工作时的状态”。
制冷设备装置是核电安全的最后一道保障，结果工作人员却将阀门错误的关闭，最后导致核聚变加剧，温度升高，堆芯融毁，带来了数十年的持续核事故伤害。
