東京タワーの歴史上、構造物に物理的な損傷が生じた最大の出来事が、2011年3月11日の東日本大震災（マグニチュード9.0）です。東京タワー自体は震度5強の激震に耐え、本体トラス構造の倒壊や展望台フロアの損壊といった致命的な事態は免れました。
しかし、塔の最頂部に位置するアナログテレビ放送用アンテナ支柱が、長周期地震動の影響で東南東方向へ約2度曲がる被害が発生しました。このアンテナ変形は全国ニュースで大きく報じられ、地震の規模を物語る象徴的な映像として記憶されています。
震災後、曲がった支柱上部は安全確保のために撤去され、耐震性をさらに向上させた新しい支柱へと交換・改修工事が施されました。その際、タワーの耐震裕度（耐力余裕）が改めて再計算され、震度7クラスの直下型地震にも耐えうる補強が施されたことで、現在も首都圏の通信・観光拠点としての堅牢性を維持しています。
