한·일 정상의 셔틀외교를 통해 양국 간 우호협력의 분위기가 고조되고 있는 가운데 후쿠시마 원전 오염수 해양 방출 문제가 최대 현안으로 부상했다. 
일본과 한국의 수산업계와 환경단체는 일본 정부의 원전 오염수 방출에 대해 강력히 반대하고 있는 입장이다. 우리 정부도 일본 정부가 2021년 4월 후쿠시마 원전 오염수 처리 기본 방침을 발표하고, 2022년 7월 해양 방출 계획을 정식인가한 것과 관련해 주한 일본 대사를 초치하는 등 강한 유감을 표명했다. 

일본은 국제원자력기구(IAEA)의 동의를 얻은 투명한 결정이라고 주장하고 있지만, 오염수 방출로 피해를 보게 될 주변국들과의 충분한 사전 협의도 없이 이러한 결정을 내린 것에 대해 국제사회의 비난이 그치지 않고 있다. 
유엔해양법협약 제194조 2항에 따르면 ‘타국의 환경에 대해 오염으로 인한 손해를 주지 않도록 보장하고, 또한 오염이 자국이 주권적 권리를 행사하는 지역 밖으로 확산되지 아니하도록 보장하는 데 필요한 모든 조치를 취하도록’ 규정하고 있다. 
일본 정부도 초기에는 해양방출 이외에 여러 가지 방안을 검토했다. ‘지층주입, 수증기방출, 전기분해 수소방출, 지하매설’ 등의 방안을 고려했으나, 이들은 기술적, 시간적 측면에서 해결되지 않은 문제들이 많고 전례도 없는 방식들이다. 해양방출은 사례도 존재하고 현실적으로 비용이 가장 저렴하다는 이유로 선택됐다. 
2011년 후쿠시마 원전사고 이후 약 1000여개의 대형탱크에 130만톤 이상의 오염수가 보관 중이며, 원전 폭발로 녹아 굳은 연료를 냉각시키기 위한 냉각수 주입과 자연적으로 유입된 지하수 등으로 인하여 하루에 약 170~180톤씩 증가하고 있는 상황이다. 일본 정부로서는 오염수 저장용량이 포화상태에 이르러 이를 계속 육상에 보관만 하고 있을 상황을 넘어서게 되었다. 이에 따라 2013년부터 프랑스로부터 도입한 다핵종제거시설(ALPS, 알프스)을 설치하여 해양 방출을 하기 위한 전단계로 원전 오염수를 처리하고 있다. 이 처리된 오염수를 향후 30년에 걸쳐 서서히 해양으로 배출하겠다는 것이 일본의 계획이다.
오염수 방출 문제와 관련 우리나라만큼 적극적으로 대응하고 있는 국가는 없는 실정이다. 중국과 러시아, 태평양 도서 국가들은 ‘안전하다는 것이 증명될 때까지 방출을 하지 말아 달라’는 입장표명에 그치고 있다. 
미국은 일본의 오염수 방류가 국제적으로 승인된 안전기준에 따른 것이라는 일본의 입장을 옹호하고 있다. 호주 정부는 오염수가 호주 쪽에 도달하는 데 최대 15년이 걸릴 것으로 예상하며, 방사성 물질이 도달하는 동안 희석되어 기준치 이상의 영향을 미치지 않을 것으로 분석하였다.