但東電的機器人調查並不順利，已有多台機器人在進入機組內部的過程中故障。東電認為，這可能與機組內部的超高輻射有關。此外，在完成機組報廢的過程中，最大風險是電廠再次遭受大規模地震或海嘯襲擊。東電宣稱，包括新建防波堤與備用電源的萬全準備，就算再次發生311規模的強震，福島第一核電廠的機組冷卻也不會停止。但倘若大型海嘯來襲，很可能還是會讓核電廠地下的核污水外流，造成大範圍污染。
由於要讓1至3號機組維持低溫，東電需要不斷向機組反應堆注入淡水，這些淡水也因此高濃度核污水。東電必須不斷將這些積存在電廠地下室的污水抽出循環使用。東電每天向反應堆注水280噸，從地下室抽取高濃度污水580噸，除用於循環注水部分，其餘300噸污水經過凈化處理後保存於巨型儲水罐中。目前福島核電廠容量為1000噸的巨型儲水罐數量已達近千個，共存儲了近百萬噸經過凈化的核污水，而且儲水罐以每周１個的速度繼續增加。
日本政府和東電傾向將凈化後的污水分批排放入海，去年9月在當地漁業協會的認可下，也首次進行排放淨化污水的排放作業。但目前的淨化裝置只能清除銫、鍶等放射物質，但無法清除氘。含氘污水對海洋生態的影響仍缺乏研究，日本政府也必須繼續向當地漁民與國際社會進行解釋。
福島核電廠所在的福島縣，對於空氣輻射情況、檢查食品和水中放射性物品質及清除土壤污染都相當重視。福島縣的公共設施及學校、保育所、公園等地，已設置3700多台輻射檢測儀，公佈在縣政府所屬網站的監測結果顯示，除避難區外，目前福島縣內空氣輻射值已與世界主要城市處於同樣水準。對食品和飲用水中放射性物品質的定期檢查結果，也全部公佈在福島縣政府網站上。
福島核事故造成的污染土壤總量達數百萬立方公尺，福島縣計劃今年３月底完成避難區以外的土壤污染清除工作。目前，日本政府正在福島縣雙葉町和大熊町建設中期貯藏設施，用於儲存清理過程中產生的污染土。為防止地下水繼續流入核電廠，讓污染擴大，東電在1至4號機組周邊地下建一道「凍土擋水牆」，將1600多根凍結管以１公尺間距插入地下30公尺處，將機組周圍地下水流經的地層凍住，但這項工程並無先例，長期效果尚待觀察。
超過日本國家放射性物品質標準的蔬菜、水果、稻米、畜牧產品和海產，不可在市場上販售，福島產的稻米甚至做到逐袋檢查。2011年5月之後，日本也再沒有檢出過輻射超標的飲用水。但日本岡山大學教授津田敏秀2015年曾在《流行病學》的論文中指出，受福島核事故洩漏大量放射性物質影響，福島縣內兒童甲狀腺癌發病率是日本全國平均水準的20至50倍。福島縣立醫科大學已成立了「甲狀腺護理支援隊」，由專家對甲狀腺癌患者及家屬進行心理輔導和支援。
