日本自卫队的F-2战斗机被冲撞到机库的墙壁上，受损十分严重。
大地震发生后，日本自卫队成为抢险救灾的主力，其出动的兵员数达到10万人。日本陆海空自卫队的应急作战能力在这次救灾行动中得到了检验。
陆上自卫队动用精锐力量。据日本媒体报道，陆上自卫队在灾难爆发之初表现出了比较出色的动员能力。地震发生在当地时间3月11日下午14时46分，宫城县知事村井嘉浩在15分钟之内，即下午15时之前就向陆上自卫队提出派遣赈灾人员的要求。陆上自卫队马上动用最精锐的力量——中央应急集团，其下属的三支王牌部队中，有两支在第一时间就迅速派员赶赴灾区，它们是特殊武器防护部队(核生化部队)和直升机部队。
日本陆上自卫队中央应急集团在全国分散部署了2700名快速反应人员、410辆军车和30架直升机，以确保能在2小时内对突发事件作出快速反应。这些人员中就包括核生化特种兵。地震发生后，部署琦玉县的快速反应部队从核生化特种兵中选派 20人的先遣队以及 90人的第二梯队，迅速赶往福岛核电站。
据日本时事社报道，特殊武器防护部队是日本应对核灾难的最重要依靠。他们能够在源头设置防护屏障，并将一线险情及时传回后方。这次在福岛核电站一线的特殊武器防护部队配备了4辆化学防护车和6辆除辐射车。除了负责人员疏散工作，他们还与经济产业省原子能保安院合作监控辐射量，并用消防车冷却核反应堆。
航空自卫队F-15亮出绝活。航空自卫队的应急作战能力在此次救灾行动中也有所体现。190架各型飞机相继参与进来，其中包括25架最先进的F-15J战斗机和P-3C巡逻机。最值得关注的是，航空自卫队在第一时间派出8架F-15J战斗机对灾区进行空中巡视。因为F-15J拥有一项独特的技能：航空自卫队已开发出覆盖本土和所有离岛的机载计算机标识系统，并将军事基地、核电站等战略设施和国家机构等重要建筑物纳入该系统，以供军用飞机识别并有效保卫重要目标，或者对已遭夺占的目标实施打击。
海上自卫队反应迅速。据日本防卫省要求海上自卫队在国家发生紧急事件，即5级以上地震或卷入局部及以上烈度的军事冲突时，其所有在港舰艇能在4小时内完成出发前的准备工作。海上自卫队的表现令防卫省和媒体都很满意。地震发生39分钟后，横须贺基地的舰艇就已全部出动，后面又陆续有数十艘大型战舰在规定时间内启动奔赴灾区。
与此同时，日本政府依照日美安保条约向驻日美军求援，美军承诺至少派遣6艘军舰参与救灾，其中包括“乔治治华盛顿”号和“罗纳德德里根”号航空母舰。总体来看，日本自卫队为应对“最重大事件”设立的中央应急集团，在这次救灾行动中充分检验了其应急作战能力。
