El índice Footsie-100 de la Bolsa de Londres perdió 1,38% a 5.695,28 puntos, aunque recuperó terreno tras haber llegado a caer más de 3% durante la mañana.
En Fráncfort, el Dax terminó la sesión en baja de 3,19%, tras haber rozado -5% en las primeras horas del día.
El CAC-40 de la plaza parisiense perdió 2,51% a 3.780,85 puntos, y el FTSE Mib de la milanesa 2,01% a 21.365 puntos.
La bolsa de Madrid salió relativamente airosa comparado con las otras plazas europeas, puesto que el Ibex-35 cerró con baja de 0,83%, a 10.329,7 puntos.
A media jornada, la Bolsa de Nueva York mostraba también una tendencia clara a la baja: el Dow Jones perdía 1,72% y el Nasdaq 1,64%.
"Aunque el legado de este terremoto será la pérdida de vidas humanas, las reacciones de las bolsas reflejan la preocupación creciente sobre su impacto económico potencial", estimó la analista de Rabobank, Jane Foley.
"El riesgo ascendente de una radiación nuclear introdujo un elemento de ventas de pánico en los mercados", agregó.
La bolsa de Tokio vivió previamente una de las jornadas más negras de su historia, agravada después de que el gobierno de la tercera economía del mundo admitiera que el nivel de radioactividad medido en la central nuclear de Fukushima podía representar un peligro para la salud.
El índice Nikkei llegó a perder 14,17% durante la sesión antes de cerrar a 8.605,15 puntos, en baja de 10,55%.
Esta es la tercera más importante desde la creación de la plaza japonesa hace más de medio siglo, y la peor desde el terremoto de magnitud 9 seguido de un tsunami que golpeó al país el pasado viernes dejando un balance estimado en varios miles de muertos y medio millón de desplazados.
Mientras continúan las tareas de rescate, la crisis se agravó con una serie de explosiones nucleares en Fukushima 1, situada a 250 kilómetros de la capital japonesa.
Para respaldar al yen y a la economía, el Banco de Japón (BoJ) anunció el martes una nueva inyección de 8 billones de yenes (97.800 millones de dólares, 70.000 millones de euros) más en el mercado monetario, que se suman a los 15 billones de yenes que ya aportó la víspera.
El banco central también había decidido el lunes destinar cinco billones de yenes a la compra de activos y mantener su tasa principal entre 0 y 0,1% para facilitar la financiación y estabilizar los mercados.
Según el analista de Capital Spreads, Simon Denham, eso permitirá que "las agencias de calificación den país un poco de tiempo para respirar en lugar de rebajar su rating, lo que desafortunadamente parece inevitable más adelante".
Las otras plazas financieras de Asia-Pacífico, también cerraron en rojo. Hong Kong terminó con caída de 2,86% y Shanghai de 1,41%, mientras que Seúl cedió 2,40% y Sídney 2,11%.
Los temores sobre la recuperación pesaron asimismo sobre el petróleo.
Hacia las 17H00 GMT, el barril de Brent del mar del Norte valía 110,87 dólares en el InterContinental Exchange (ICE) de Londres, en baja de 2,80 USD en relación al lunes, tras haber perdido brevemente más de cinco dólares.
A la misma hora en el New York Mercantile Exchange (Nymex), el barril de West Texas Intermediate (designación del "light sweet crude" negociado en EEUU) perdía 2,11 dólares, a 99,08 USD.