8月24日東京時間（UTC+9）下午1時，東京電力公司正式開始分批次排放經IAEA審核認為符合國際安全標準的處理水[113]。排放的第一階段持續17天，排放共7800噸核處理水，每日排放量約460噸[114]。
開始排放的次日（8月25日），東京電力公司首次公布海水檢測結果稱，自8月24日開始對福島第一核電站3公裏範圍內的10個地點對海水采樣檢測，顯示氚濃度仍然低於10 Bq/L的可檢測下限（即未檢測到）[115][116][117]。日本水產廳在福島第一核電廠外，距核處理水排放口約4公裏海域，捕獲比目魚和小銀綠鰭魚各一條，送往宮城縣多賀城市的研究中心進行檢測。8月25日，水產廳公布檢測結果，確認捕獲魚類樣本均未檢測到氚[118][119]。
8月27日，日本環境省公布其於25日早上在福島第一核電站方圓大約40公裏以內11處地點的海水分析結果，顯示所有地點的氚濃度均低於可被檢測的下限數值（7-8 bq/L）；當局還分析了其中3處地點海水樣本的銫-137等放射性物質，結果同樣低於檢測下限，顯示“對人和環境沒有不利影響”[120]。同日，日本福島縣當局也公布了25日從核電站方圓5公裏以內9處地點的海水樣本分析結果，氚的濃度也低於可檢測下限值[121][120]。
9月1日，東京電力表示，8月31日在福島核處理水排放口附近取樣的海水檢測出氚濃度為10 Bq/L，是8月24日核處理水排海以來首次達到可檢測下限[122]。
9月8日，國際原子能機構（IAEA）表示，該機構首次對該核電站附近3公裏內幾個地點的海水進行了獨立采樣和測量，確認氚含量符合安全標準，其測量結果與東京電力公司以及日本環境省報告的數值一致[18]。
9月11日，首階段大約7800噸核處理水排放結束。東京電力表示，核電站3公裏範圍內海域采集的海水樣本結果顯示，氚的濃度最高為10 Bq/L，遠低於早前設定需要暫停排海的700 Bq/L水平[123]。
10月5日，第二階段核處理水排放開始，預計在17天內排放7800噸核處理水[124]；此階段排放如期於10月23日完成[125]。
10月24日，國際原子能機構開展了自排放啟動以來的首次全麵安全調查，由韓國、中國、俄羅斯等11國專家組成的調查團將考察福島第一核電廠的排放設施、展開環境監測，並評估第三階段排海計劃，預計在兩個月後公布調查報告[126][127]。
