El epicentro del sismo fue localizado cerca de la ciudad de Los Amates, en la parte oriental de la Falla de Motagua, una falla transformante que forma la frontera tectónica entre la placa Norteamericana y la placa del Caribe. El sismo principal duró 39 segundos, y causó una ruptura visible sobre 230 km a lo largo de la falla de Motagua, desde Puerto Barrios en el oriente, hasta Chimaltenango en el occidente. La longitud de la falla inferida -basada en la registración de réplicas- se estimó en 300 km. En diferentes partes de la falla se crearon aceleraciones muy altas. El promedio del desplazamiento horizontal a lo largo de la falla de Motagua fue de 100 cm, con un desplazamiento máximo de 326 cm.
El sismo principal causó la activación de zonas de fallas secundarias, incluyendo la falla de Mixco situada en una zona densamente poblada al noroeste de la Ciudad de Guatemala.
La intensidad máxima del sismo (MM IX) se observó en algunos sectores de la ciudad de Guatemala, la zona de Mixco y en Gualán. Una intensidad sísmica de MM VI fue observado en un área total de 33.000 km². Hubo licuefacción y borbotones de arena en varios lugares con alta intensidad sísmica. Se calcula que este terremoto tuvo una intensidad 90 veces mayor que la del terremoto que destruyó la ciudad de Managua en Nicaragua en 1972.
