一連地震は、茨城県南部の深度５０キロ当たりの断層・プレートが、東日本大震災の地震により動き、修正を重ねているものと思われる。余震は当初、福島県浜どおり・茨城県北部が多く、最近は南部でも多発してきている。
茨城県付近の地質構造は、茨城県沖の日本海溝から太平洋プレートが、日本列島の東日本を乗せている陸のプレートであるオホーツクプレートの下に沈み、さらに、茨城県の南部ではフィリピン海プレートが相模トラフから上に述べた2つのプレートの間に割り込む形で沈み込んでおり、北陸西日本を乗せているアムールプレートも含め、３ツも４ツもの複雑なプレートの重なり合い構造となっている。
これらのプレートの運動により、プレートの境界や内部に蓄積した歪みエネルギーが解放される時に、地震が発生している。

特に鹿島灘や茨城県沖、茨城県南部には地震活動の活発な地域がある。特に東日本大地震ではその歪が一機に凝縮され、徐々に開放されることにより、地震が多発している。
茨城県では、活断層の存在は知られておらず、地震の震度はいずれも５０キロ前後と深く、地震はプレート上で発生しているもの思われる。しかし、一連の地震で、活断層でなかった茨城県の休眠断層も歪が生じ、活断層へ変化してくる可能性が高い。

茨城県で過去に最も大きな地震被害をもたらしたものは、1923年(大正12年) 9月 1日に相模トラフ沿いに発生した関東大地震災地震（茨城県でも死者５名、建物の全壊517棟の被害）だった。
しかし、東日本大震災の2011年（平成23年）3月11日に三陸沖の太平洋沖プレートと陸のプレート境界で発生した東北地方太平洋沖地震（M9.0）では、 余震も含め地震と津波により、死者24名、行方不明1名、負傷者709名、火災31件、家屋の全壊・半壊・一部損壊、床上床下浸水等20万棟を超え、東日本大震災と呼ばれ、 記録上最も大きな地震津波被害となった。

茨城県内を震源とする地震では、1895年(明治28年) 1月18日に霞ヶ浦付近で発生したM7.2の地震で死者 4名、全壊家屋53棟等の被害が記録されている。 この他にも多くの地震があったが、大きな被害に至ったものはなかった。