Las zonas más afectadas por el terremoto fueron las regiones chilenas de Valparaíso, Metropolitana de Santiago, O'Higgins, Maule, Biobío y La Araucanía, que acumulan más de 13 millones de habitantes, cerca del 80% de la población del país. Un fuerte tsunami impactó las costas chilenas como producto del terremoto, destruyendo varias localidades ya devastadas por el impacto telúrico. El archipiélago de Juan Fernández, pese a no sentir el sismo, fue impactado por las marejadas que arrasaron con su único poblado, San Juan Bautista. La alerta de tsunami generada para el océano Pacífico se extendió posteriormente a 53 países ubicados a lo largo de gran parte de su cuenca, llegando a Perú, Ecuador, Colombia, Panamá, Costa Rica, Nicaragua, la Antártida, Nueva Zelanda, la Polinesia Francesa y las costas de Hawai.
El sismo es considerado como el segundo más fuerte en la historia del país y uno de los cinco más fuertes registrados por la humanidad. Sólo es superado a nivel nacional por el cataclismo del terremoto de Valdivia de 1960, el de mayor intensidad registrado por el hombre mediante sismómetros. El sismo chileno fue 31 veces más fuerte y liberó cerca de 178 veces más energía que el devastador terremoto de Haití ocurrido el mes anterior, y la energía liberada es cercana a 100.000 bombas atómicas como la liberada en Hiroshima en 1945.
El efecto del terremoto, debido a su alta magnitud, fue devastador. Gran parte de las localidades de las regiones del Maule y Biobío quedaron completamente destruidas. Fuentes oficiales cifraron el día después al desastre en medio millón el número de viviendas destruidas y en al menos otro millón y medio el de dañadas en alguna medida. El sismo, dejó una cifra estimada de 2 millones de damnificados (más del 10% de la población de Chile).
En Santiago de Chile y en toda la Región Metropolitana, varios edificios sufrieron graves daños, dentro de los edificios inutilizados en la capital de Chile, destaca el parcial derrumbe de la Iglesia de la Divina Providencia de la cual se desprendió su campanario y la Basílica del Salvador, ya dañada en el terremoto de 25 años atrás. Asimismo, monumentos nacionales como el Museo de Arte Contemporáneo, el Mercado Central, el Palacio Cousiño, la Casa Central de la Universidad de Chile y el Club Hípico sufrieron daños de consideración, mientras el cerro Santa Lucía debió cerrar su paseo por los daños y rodados vividos allí. Diversos centros de salud se vieron afectados en su estructura, siendo el Hospital Félix Bulnes el más afectado, debiendo ser cerrado y sus pacientes evacuados.
Pese a que las zonas más afectadas corresponden al casco antiguo de la ciudad, correspondiente a sectores como el barrio Brasil y las comunas de Santiago y Quinta Normal, gran impacto produjo el grave estado en que se encontraron algunos edificios de poca antigüedad en sectores como Maipú, Ñuñoa y la Ciudad Empresarial. Muchas de estas construcciones habrían infringido las normas de seguridad antisísmicas impuestas a partir de 1960 o se ejecutaron en suelos no aptos para la construcción de viviendas. Uno de los ejemplos más claros fue el de dos edificios de cuatro pisos en Maipú Don Tristan en los cuales algunos pisos colapsaron y estuvieron a punto de provocar el desplome completo de la estructura.
