2011年3月11日の東北地方太平洋沖地震(東日本大震災)に伴う津波や崩落は、三陸鉄道に甚大な被害をもたらした。
路線各所で駅舎や路盤が流出し、車両も3両が使用不能となった。
しかしながら、地震発生からわずか5日後の3月16日には久慈駅 - 陸中野田駅で運行を再開、被害が小さな他の区間についても3月末までに運転再開し、被災者を勇気づけた。
被害が大きなそれ以外の区間についても、岩手県庁の補正予算や国土交通省の第3次補正予算から復旧費用が拠出される目処がついたため、復旧工事を進め2014年4月6日に全線が復旧し運転再開に至った。
また、同じく震災で不通となっている東日本旅客鉄道(JR東日本)山田線のうち、2019年3月23日の宮古駅 - 釜石駅間の運転再開の際には、経営が三陸鉄道へ移管される予定となっており、これにより営業路線の総延長が第三セクター鉄道として日本最長となる。



