Είναι η δαπανηρότερη φυσική καταστροφή και ο φονικότερος σεισμός των τελευταίων 50 ετών που έχει συμβεί ποτέ στην Ελλάδα. Ο σεισμός, αν και όχι ιδιαίτερα ισχυρός, ενώ και η συνολική διάρκειά του ήταν μόλις 15 δευτερόλεπτα, προκάλεσε πολλές καταστροφές εξαιτίας της εγγύτητάς του στην Αθήνα, με επίκεντρο 18 χιλιόμετρα από το κέντρο της πόλης, ανάμεσα στις Αχαρνές και τον Εθνικό Δρυμό Πάρνηθας, καθώς και του μικρού εστιακού βάθους, από 9 μέχρι 14 χιλιόμετρα. Στην επιφάνεια του εδάφους υπήρξαν ελάχιστες ρηγματώσεις και ήταν δύσκολο να βρεθεί η προέλευση του σεισμού. Το Γεωδυναμικό Ινστιτούτο του Γενικού Αστεροσκοποίου Αθηνώνανακοίνωσε αρχικά πως ο σεισμός προκλήθηκε από ρήγμα μήκους 15 χιλιομέτρων που καλύπτει την περιοχή μεταξύΠεντέλης και Πάρνηθας. Με βάση τη μελέτη δορυφορικών δεδομένων που εξετάζουν την παραμόρφωση καθ’ ύψος του εδάφους που επιβεβαιώθηκε αργότερα από σεισμολογική μελέτη, και έγινε το 2008 αποδεκτή και από το Γεωδυναμικό Ινστιτούτο βρέθηκε ότι έγιναν δύο σεισμοί, έντασης 5,8 και 5,5 ρίχτερ, σε διαφορετικά ρήγματα και με διαφορά 3,5 δευτερολέπτων ο ένας από τον άλλο.

Κοντά στο επίκεντρο του σεισμού παρατηρήθηκαν γραμμικές επιταχύνσεις που ξεπέρασαν το 0,5 g κοντά στο κέντρο της Αθήνας, αλλά δεν υπήρχαν επιταχυσιομέτρα εγγύτερα στο επίκεντρο. Δεδομένα που εξήχθησαν με βάση παρατηρήσεις σχετικά με το αναπαδογύρισμα ή με την ολίσθηση αντικειμένων σε κοιμητήρια κοντά στο επίκεντρο δείχνουν ότι η γραμμική επιτάχυνση σε σκληρά χώματα ξεπέρασε το 0,5 g και μπορεί να έφτασε μέχρι και τα 0,7 g, ενώ σε περιοχές με έδαφος από άργιλο υπολογίστηκαν ακόμη μεγαλύτερες επιταχύνσεις. Οι κατακόρυφες επιταχύνσεις κοντά στο επίκεντρο ήταν ακόμη μεγαλύτερες και έφταναν το 1 g. Οι επιταχύνσεις είναι δυνατόν να ενισχύθηκαν από διάφορους τοπογραφικούς παράγοντες, όπως ρέματα ή πρανή. Αυτοί οι παράγοντες σε συνδυασμό με τη γεωλογία του υπεδάφους και τις πλαγιές της Πάρνηθας και του όρους Αιγάλεω είχαν ως αποτέλεσμα οι ζώνες με αυξημένη καταστροφή να έχουν σχεδόν γραμμική κατανομή. Οι ταλαντώσεις είχαν συχνότητα 1,5 μέχρι 10 Hz. Οι περιοχές που επλήγησαν περισσότερο από το σεισμό, ήταν τα Άνω Λιόσια, το Μενίδι, οι Θρακομακεδόνες και η Φυλή Αττικής, όπου υπολογίζεται ότι τοπικά ο σεισμός είχε ισχύ IX (9, με μέγιστο επίπεδο το 12) στην κλίμακα Μερκάλι, ήταν δηλαδή «πολύ καταστροφικός».

Η διάρρηξη δεν έφτασε μέχρι την επιφάνεια. Παρατηρήθηκε μόνο μια μικρή διάρρηξη βορειοδυτικά της Φυλής, η οποία συνοδευόταν από πτώσεις βράχων με γραμμική κατεύθυνση σε μήκος εκατοντάδων μέτρων. Αυτή η διάρρηξη είχε ίδια διεύθυνση με την υπόγεια διάρρηξη, αλλά είναι χαρακτηριστικό ότι το βύθισμα βρίσκεται προς την άλλη πλευρά σε σχέση με το ρήγμα. Άλλες διαρρήξεις που παρατηρήθηκαν κατά τη διάρκεια του σεισμού, ήταν αποτέλεσμα τοπικών ασυνεχειών στα πετρώματα ή ασταθών πρανών από χώμα και δε σχετίζονται άμεσα με το σεισμό.

Ο σεισμός προκάλεσε μεγαλύτερη μετατόπιση του εδάφους στη πλευρά του ρήγματος που βυθίστηκε, δηλαδή αυτή προς το Θριάσιο πεδίο και το λεκανοπέδιο Αττικής. Στο Θριάσιο πεδίο η μετατόπιση του εδάφους έφτασε τα εφτά εκατοστά στην επιφάνεια, ενώ σε περιοχές στο λεκανοπέδιο Αττικής, όπως το Μενίδι, η Νέα Φιλαδέλφεια, τα Άνω Λιόσια, το Περιστέρι, η Μεταμόρφωση, οι Θρακομακεδόνες και η Πετρούπολη, η μετατόπιση ήταν 3-4 εκατοστά. Για 2,5 χρόνια μετά το σεισμό το ρήγμα συνέχισε να ολισθαίνει, ως αποτέλεσμα της στατικής πίεσης, με μέγιστη μετατόπιση που έφτασε τα τρία εκατοστά στην επιφάνεια. Μάλιστα η διάρρηξη που παρατηρήθηκε μετά το σεισμό είχε εμβαδόν 146,5 χλμ², ήταν δηλαδή 42% μεγαλύτερη από τη διάρρηξη που προκλήθηκε από τη κύρια σεισμική δόνηση. Αν αυτή η διάρρηξη λάμβανε χώρα μονομιάς θα ισοδυναμούσε με ένα σεισμό 5,7 βαθμών Ρίχτερ.