日本东北部的大部分地区都已经从2011年3月11日的9级地震和40米高的海啸中恢复过来了。但在福岛第一核电站，对于自然灾害导致的熔毁和爆炸的清理“仍处于起跑线附近”，福岛县的知事内堀雅雄在2月17日的一场新闻发布会上如是说道。核电厂所属的东京电力公司（TEPCO）预计还将花费约30年的时间来彻底回收未损坏的燃料、清除融化后重新凝固的燃料碎片、拆卸反应堆并处理受到污染的冷却水。
燃料碎片和污染冷却水的处理异常棘手，可能会进一步延长清理的时间。日本政府估计彻底关停这四个反应堆所需的费用总计8万亿日元（约合760亿美元）；但作为智囊机构的日本经济研究中心却估计，最终的花费可能远高于这个数字。
10年前的那场地震切断了工厂的电力传输线，使得工厂只得依赖应急发电设备运转，而五十分钟后海啸将应急发电机也冲毁了。停电会导致用于泵送循环冷却水的机器停止工作。当反应堆堆芯由于过热而开始融化，放射性的蒸汽和氢气从反应堆的压力容器中逸出，聚集在三座建筑物的上层，并最终导致了爆炸，将屋顶和墙板炸毁，沉降物被喷涌扩散到了附近的社区。
尽管四个反应堆是相似的，但融化和爆炸对它们的损坏却略有不同。因此，必须要建造四个独特的结构来支撑起重机，以安全地回收建筑上层未被损坏的核燃料。清除这些燃料的工作预计将会持续到2031年。
在福岛第一核电站事故中损毁的1-4号机组建造共花费了2370亿日元（约合22亿美元），前后历经10年。清除完好的核燃料、回收融化后重新凝固的燃料碎片、拆除反应堆以及处理污染的冷却水等工作则预计还需要30年的时间，花费760亿美元。
2011年3月11日在当日9级地震发生时，1、2、3号机组正处于运行状态。地震冲击到核电站后，三个反应堆自动停止了裂变反应，但海啸切断了反应堆冷却系统的电源。2011年3月15日当冷却系统瘫痪后，1、2、3号反应堆内部的热量不断积累，最终导致核燃料开始融化。蒸汽和氢气聚集在1、3、4号机组工厂的上层并引发爆炸。2号机组中的气体则在爆炸前被排出。
2021年3月由于损毁的程度和现场情况的不同，每一个机组都需要一个独特的结构和策略来回收未损坏的燃料和燃料碎片。预计2022年将开始尝试清除2号机组内的燃料碎片。污染的冷却水被储存在超过1000个水箱中。一号机组：计划于2023年完工的掩体会在清理碎片的过程中防止灰尘逸出。对于燃料的清理工作将于2027年开始。二号机组：该建筑后方的结构将于2024年开始被用于回收615块燃料组件（成束的燃料棒）。
三号机组：钢筋框架支撑着桶状的屋顶和燃料处理设备。对于566个燃料组件的清理预计将会在这个月完成。四号机组：四号机组上方的悬臂结构装有一台起重机，早在2014年12月就已完成对1535块燃料组件的清理工作。如今燃料碎片已清理干净。
对于燃料碎片的清理是一项更加艰巨的任务，目前仍无法预知完成的具体日期。东京电力公司相信仍有一些碎片残留在反应堆堆芯；一些碎片可能掉落在反应堆压力箱的底部，散落在堆芯周围；另一些可能已经将压力箱熔穿，掉落在反应堆底部的混凝土层上。
人们已使用远程操控设备在被高度污染的反应堆区域，尝试确认燃料碎片散落的位置和周围的情况。但是，内堀雅雄表明“目前为止我们还无法准确地掌握熔融燃料的具体状况”。到2022年，工作人员将测试远程操控机械臂以清除被怀疑掉落在2号机组反应堆底部的少量燃料碎片。
另一主要的挑战则是如何处理那些在反应堆周围循环给燃料降温的被污染的冷却水。初步地处理能够清除大多数的放射性元素，但是无法去除氚，它是氢的一种极难捕获的同位素。过去的十年间收集了超过124万吨受氚污染的水，储存在1000多个水箱中，几乎堆满了福岛第一核电站的每一个角落。
由于氚只会释放低能的β粒子，放射性风险较小，其对健康的危害是有限的。日本经济产业省指出在海洋和大气中也存在氚，并据此辩护将这些污染冷却水逐渐排入海洋或大气的提议。但此提议遭到了比邻国家、环境组织、水产养殖业的强烈反对。政府官员表示还没有做出最终的决定。
伍兹霍尔海洋研究所的海洋化学家Ken Buesseler表示，经处理后的水中所含有的钌、钴、锶、钚等同位素也令人担忧。东京电力公司表明他们会将这类物质的含量“尽可能降到最低”。据东京电力公司估计，到2022年夏季将不再有空间存放更多受污染的水。