Enligt det amerikanska mätinstitutet USGS mätte ett av skalven 8,8 på Richterskalan. Byggnader i Tokyo svajade kraftigt och människor flydde i panik ut på gatorna, rapporterar ögonvittnen för nyhetsbyrån AFP.
Flera människor uppges ha skadats efter ett takras i en byggnad där en examensceremoni hölls.
Ett andra skalv följde en halvtimma efter det första. Senare träffade en fyra meter hög tsunami Japans Stilla havskust, enligt japansk radio.
Enligt japansk tv flyter mängder av bilar runt i hamnen i Iwate efter flodvågen. TV rapporterar också om ”omfattande” skador i Miyagi och rök syns från hamnbyggnader i Tokyo.
En tsunamivarning om en upp till tio meter hög flodvåg har utfärdats också för Ryssland, Filippinerna, men även för Guam, Taiwan, Indonesien, Papua New Guinea, Nauru, Micronesien och Hawaiisamt för ögruppen Marianerna i västra Stilla havet.
Skalvet inträffade klockan 06.46 svensk tid.
Nedgången på Tokyobörsen fördjupades rejält efter skalvet, som inträffade strax före börsens stängning klockan 7.00 svensk tid. Nikkei 225-index hade vid stängningen backat med 1,7 procent.
