1960年11月29日，根据与东京电力公司达成协议，福岛县提供双叶郡大熊町作为核能发电站的地址。1967年7月，一号机的沸水反应堆建造完工，于1971年3月26日开．始正式进行工业发电。
1974年7月18日，二号机开始营业运转；1976年3月27日，三号机开始营业运转；1978年4月18日，五号机开始营业运转；同年10月12日，四号机开始营业运转；1979年10月24日，六号机开始营业运转。按东京电力公司的计划，在2011年3月26日，已经运行40年的一号机组将终止运转。但是，就离"光荣退役"还有短短十几天，一场灾祸降临到了它的头上，打碎了它的美梦。
福岛第一核电站的六个机组均为沸水堆，该类型占世界所有反应堆的四分之一，从核电站的发展历程上来说，这六个机组属于第二代。与其他类型的反应堆相比，控制棒从堆底插入是它的一个显著特点。其原因主要有两点：
一、沸水堆堆芯上部含汽量多，造成堆芯上部中子慢化不足，泄漏增多而使轴向中子通量分布不均匀，峰值下移。控制棒由堆芯底部插入有助于展平轴向功率分布。
二、可以空出堆芯上方空间以安装汽水分离器和干燥器，不需在堆压力容器外另设汽包。
但控制棒从堆底插入所带来的问题是其不能像压水堆那样失电后靠重力落棒，未能停堆的预期瞬态事故概率增加，所以对控制棒驱动机构的可靠性要求更高。控制棒在正常运行时是电驱动或机械驱动，失电时由备用液压把控制棒顶上去。每组控制棒，或者每两组控制棒有单独的液压驱动装置。
沸水堆的功率调节除用控制棒外，还可用改变再循环流量来实现。再循环流量提高，汽泡带出率就提高，堆芯空泡减少，使反应性增加，功率上升，汽泡增多，直至达到新的平衡。这种功率调节比单独用控制棒更方便灵活。
2011年3月11日下午，地震发生。控制棒上插，反应堆安全停堆。堆芯热功率在几分钟内由正常的1400兆瓦下降到只剩余热，但仍有约4％，虽然仍在下降，但下降速度变慢。
核反应堆的一个特点是在停堆后仍需要对堆芯进行冷却，因为核燃料有自衰变余热，虽然比人控裂变产生的热量小得多，但是如果长时间得不到冷却，也会使得堆芯达到上千度的温度，导致核燃料棒融化，然后是烧穿外层保护的钢壳、混凝土结构等，造成核泄漏。
而在反应堆停堆的情况下，余热冷却系统的泵所需的电力就需要从外部输入。一般情况会准备多路外电网输入，同时每台机组一般有两台应急柴油发电机供电，而且同一电厂内的其他机组的应急柴油发电机也可以互相备用，也可以使用电池系统来使设备保持运转，它们也为安全系统提供动力（安
全系统通过冷却反应堆核心来防止熔毁）。
这就是说，核电站的有一个比较完备的安全体系--首先依靠外电。如果外电不再可用，就使用发电机，发电机要是有问题，就启用备用电池。而电池组通常能够在柴油发电机开始运转前保证电力供应。
但在这次强烈地震后，日本福岛第一核电厂的外电网全部瘫痪了，但好在应急柴油机很争气地运转起来了，向堆芯内注入清水。注意是清水，不是硼水或海水，换句话说，操作员采用了比较保守的方法。因为如果用硼水或海水，虽然可以迅速解决问题，但结果就是反应堆彻底报废！
此时，核电站还算正常。随着海啸的来临，柴油机房被淹，应急柴油机不可用。不过幸好，还有蓄电池，虽然容量较小，但是在事故后8小时内还是为压力容器的冷却做了一些贡献的。
电池眼看就要耗尽，传来了好消息和坏消息：好消息是卡车运来了移动式柴油机，坏消息是柴油发电机的接口和核电站的接口不兼容！堆芯冷却暂时停止。
一个广为流传但无法证实的说法是，当卡车最终运来了柴油发电机时，工人们却发现了另一个很严峻的问题：发电机和冷却系统需用电源不匹配，无法供电。
不过，至于其确切的原因，日本官方没有给出一个正式的说法。有人推测，福岛第一核电厂的核反应堆是美国GE公司设计的，设计电压为440伏，与柴油发电机提供的电压不合。
福岛属于关东，而关东和关西的电力频率竟然还是不同的。关东的频率是60赫兹，关西则是50赫兹。夏天在用电高峰的时候，关西也会支援关东，但需要先通过变电站转换频率。震灾中关西电力转换的电不足以满足停电地区的需要。东京电力公司供电的区域在傍晚7时暖气、电灯开着的时候，需要3800万千瓦，而关西电力只能提供100万千瓦。
在没有电力驱动冷却系统的情况下，反应容器中的冷却水会被持续加热，水逐渐变为水蒸汽，并使容器中的压力持续增加。这最终导致的后果可能是容器爆炸。
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