Trận động đất xảy ra vào khoảng 2h30' sáng 20/12 (theo giờ địa phương, tức 14h30' cùng ngày theo giờ Việt Nam) với tâm chấn ở độ sâu 17,9 km, tại vùng biển cách thành phố San Francisco, hạt Humboldt 350 km về phía Bắc. Khoảng 80 dư chấn đã xảy ra sau trận động đất này. Theo cơ quan Khảo sát địa chất Mỹ (USGS), người dân sinh sống ở khu vực Vịnh San Francisco cũng cảm nhận rung chấn. Không có cảnh báo sóng thần sau trận động đất này.
Theo Sở lâm nghiệp và phòng cháy chữa cháy bang California (CalFire), trận động đất đã gây ra hỏa hoạn tại một công trình và làm sập 2 tòa nhà khác. Lực lượng chức năng đã nhận được 70 cuộc gọi khẩn cấp sau trận động đất.
Thành phố Ferndale và 2 thành phố lân cận gồm Fortuna và Rio Dell dường như chịu ảnh hưởng nặng nhất của trận động đất. Các đường ống dẫn nước tại 2 thành phố này bị vỡ và khoảng 20 ngôi nhà có nguy cơ bị sập. Hơn 79.000 hộ gia đình và cơ sở kinh doanh tại thành phố Ferndale và nhiều khu vực khác thuộc hạt Humboldt đã bị mất điện. Cảnh sát đã phải đóng cửa một cây cầu bắc qua sông Eel sau khi phát hiện 4 vết nứt lớn trên cầu.
Hạt Humboldt là khu vực nông thôn rộng lớn, nổi tiếng với những rừng gỗ đỏ, hải sản, trang trại bò sữa. Khu vực này thường xuyên xảy ra các hoạt động địa chấn, song trận động đất có độ lớn 6,4 này được cho là gây thiệt hại lớn nhất trong những năm gần đây.
Theo báo Los Angeles, số liệu gần đây cho thấy mỗi năm có khoảng 5 trận động đất độ lớn từ 6 đến 7 xảy ra ở bang California và bang Nevada lân cận.