宝永四年丁亥十月四日壬午の未上刻（1707年10月28日14時前[注 2]）、畿内、東海道および南海道諸国は激しい揺れに襲われた。この地震の有感範囲は非常に広大で家屋潰倒の激震範囲は約200里（約790 km）にも及び[3]、蝦夷を除く日本国中、五畿七道に亘って大揺れとなった（『地震類纂』[15],『外宮子良館日記』[16]など）。

土佐は当日、晩秋でありながら快晴で袷一つで済むような暑い日であったという。『万変記』（『弘列筆記』）には「朝より風少もふかず、一天晴渡りて雲見えず、其暑きこと極暑の如く、未ノ刻ばかり、東南の方おびただしく鳴て、大地ふるひいづ、其ゆりわたる事、天地も一ツに成かとおもはる、大地二三尺に割、水湧出、山崩、人家潰事、将棋倒を見るが如し」とある[17]。

震動時間は土佐国高知（現・高知県高知市）において「半時ばかり大ゆりありて、暫止る」（『万変記』）、土佐国高岡郡の宇佐村（現・土佐市宇佐）では「未の上刻[注 2]より大地震 同時ノ中刻に静まる」（『今昔大変記』）など、30分から1時間も揺れが継続したような表現が多く見られるが、「又暫くしてゆり出し、やみてはゆる、幾度といふ限なし、凡一時の内六七度ゆり、やまりたる間も、筏に乗たるごとくにて、大地定らず」（『万変記』）といった記録もあり、これは直後の余震活動をも含めた時間を表しているとされるが、現代ほど厳密な時刻を求めない時代にあって感覚に頼る部分が大きく、あるいは大地震による恐怖感が誇張的な表現を生んだとする見方もある[18]。本震の有感であった継続時間として確からしい記録として高岡郡佐川村（現・佐川町甲[注 3]）において「行程に積らば二百歩を過ぐ可か やや久敷く震動す」（2分余、『宝永地震記』）、あるいは、京都において「地震動は道を七 八町歩くくらいゆれつづいた」（約10分、『基煕公記』）といった記録がある。他に「其間ヲ勘ルニ一時ヲ六ツニシテ、其一ツ程長クユリ」（約20分、志摩『小林家記録』）、「茶四五ふくも給へ申間ゆり」（今治『大浜八幡宮文書』）、「時斗二三歩之間震り」（約24?36分、大坂『出火洪水大風地震』）、また「未一點より。申前迄大地震。」（約2時間、大坂『鸚鵡籠中記』）という甚だ長い震動時間の記録もある[19][20]。
震源域

激震域や津波襲来の領域が安政東海地震と安政南海地震を併せたものにほぼ相当することから、フィリピン海プレートが沈み込む南海トラフ沿いで東海地震（東南海地震の震源域も含む）および南海地震が連鎖的にほぼ同時に起きた連動型地震と仮定され[21]、中央防災会議が設置した「東南海、南海地震等に関する専門調査会」では東海・東南海・南海地震のモデルとされていた。東海地震と南海地震が時間差で発生した二元地震と考えられたものの、九州から関東における地震の発生時刻の記録からは時間的に分離できないとされている[22]。また、単なる安政タイプの2地震の同時発生では津波の規模などが説明できないとされる[23]。

1854年の安政東海地震とは異なり、震源域は駿河湾奥までは達していなかったと推定されている[24]。一方で地球シミュレータの計算結果により九州における津波や津波湖の遺跡は震源域を足摺岬沖よりさらに西側の日向灘沖まで延長しないと説明できないとする説も浮上し、震源域の長さは600kmよりさらに伸びて、700kmに達するとされる[25][26][27][28][29]。

このような震源域が広大な超巨大地震[30]は日本において明治以降の近代観測の中では知られていなかったが、2011年（平成23年）に発生した東北地方太平洋沖地震（東日本大震災）は超巨大地震のメカニズムに対し新たな知見を与えるものとなり[31][32]、また南海トラフにおいても過去に宝永地震と同等またはそれ以上と考えられる過去の複数の地震痕跡が発見された[33]。

小山順二(2013)らは、本地震は南海トラフの海溝軸の方向に沿って複数のセグメントの断層破壊が進展したと推定し、陸側と海溝側の二重の震源域のセグメントに跨って断層破壊した東北地方太平洋沖地震とは発生過程が異なるとした。南海トラフは平常時は地震空白域を形成し、低角のプレートの沈み込み帯であって強いプレート間の固着を示唆しており、このような従来「チリ型」と分類されてきた一重の震源域セグメント帯の沈み込み帯で発生した同タイプの巨大地震としては、1700年カスケード地震、1960年チリ地震および2010年チリ・マウレ地震が挙げられている[32]。

震害は民家よりもむしろ寺社等の大型の構造物に顕著な被害が目立ったことから、長周期地震動がより卓越していたとの指摘もあり、さらに震源域は安政地震より沖合いに仮定され、東端を駿河湾から銭洲方面へ南下させることが提唱されている[23]。
規模宝永地震の震度分布[4][22][23]

マグニチュードの推定値には8.4から9.3まであるが、地震計などの観測網がない時代にあって古文書による各地の記録に基づく推定震度や津波の規模による推定に頼らざるを得ない歴史地震であり、かつ、マグニチュードの飽和が見られる巨大地震であるからその数値は不確定な要素を含む。

河角廣(1951)は規模Mk = 7. を与え[34]、これは M = 8.4に換算されている。しかしMk = 7. の小数点部分は未定である[注 4]。宇佐美龍夫(1970)はこの河角の規模と気象庁マグニチュードの関係を検討し、昭和地震より規模が大きいことから8.4に近いであろうと推定したが、この当時はモーメントマグニチュードという概念は存在せず、1960年のチリ地震もM 8.5とされていた[35]。その後、マグニチュードは8.6[36] に変更され宇津徳治(1999)はその根拠を示していないが、安政東海地震M 8.4と安政南海地震M 8.4のエネルギーを足し合せたものと考えられている[37]。

安藤(1975)[38][39]は3個の断層を仮定したモデル、相田(1981)[40][41]は羽鳥(1974-81)による推定津波波高から南海トラフ沿いに5個の断層を仮定しモーメントマグニチュードMw8.7と推定しているが[42]、これも安政東海地震と安政南海地震を基に推定したものであり、その安政地震の断層パラメーターも昭和東南海・南海地震を基に推定したものであった[43]。