La secousse, évaluée dans un premier temps à 7,9 degrés, a fait chanceler des bâtiments de Santiago et a été ressentie jusqu'à Buenos Aires, la capitale argentine sur la côte est du continent.
"Une fois de plus, nous sommes victimes d'un coup sévère de la nature", a déclaré la présidente chilienne Michelle Bachelet dans une allocution télévisée.
La chef de l'Etat devait se rendre dans les zones les plus touchées par le séisme, le plus puissant à frapper le Chili depuis 2010. Quelque 500 personnes avaient alors été tuées dans le centre du pays par une secousse de magnitude 8,8.
L'épicentre a été localisé à 280 km au nord de Santiago et à 46 km d'Illapel, où il n'y a plus ni eau courante ni électricité et où une jeune femme de 26 ans a été tuée par l'effondrement d'un mur.
Trois répliques toutes supérieures à six degrés de magnitude ont eu lieu dans l'heure qui a suivi la première secousse.
Des vagues de 4,5 m ont déferlé à Coquimbo, rapporte la marine. "Des quartiers d'habitation sont inondés (...) L'océan a atteint le centre-ville", a déclaré le maire de la ville, Cristian Galleguillos.
La Marine chilienne a lancé une alerte au tsunami sur l'ensemble des côtes du pays, bordé par l'océan Pacifique, après le séisme le plus fort de l'année à l'échelle mondiale selon le ministère chilien de l'Intérieur.
Des alertes aux tsunamis ont été diffusées pour d'autres régions sud-américaines, et jusqu'à la Polynésie française où les autorités locales ont toutefois jugé le risque très faible.
La Polynésie française a été néanmoins placée en "vigilance" dans l'archipel des Marquises, mais aucune alerte tsunami n'a été lancée, ont indiqué les autorités locales. Au Pérou, les vagues n'ont pas dépassé 20 cm et elles devraient être de moins d'un mètre à Hawaï. En Nouvelle-Zélande, les autorités ont conseillé aux habitants des zones côtières de l'est du pays de se tenir à l'écart des plages en raison "de courants inhabituellement forts et de vagues imprévisibles près du rivage".
Des vagues d'une trentaine de centimètres seulement devraient atteindre les îles les plus peuplées de l'archipel (Tahiti, Moorea, Raiatea et Bora Bora notamment) peu avant minuit (10H00 GMT), selon ces mêmes autorités.
Les Marquises pourraient être affectées par des vagues légèrement supérieures à un mètre, selon le laboratoire de géophysique basé à Tahiti.
Le Haut-commissariat de la république en Polynésie appelle les Marquisiens à ne pas rester sur les côtes cette nuit, à ne pas pratiquer d'activités nautiques et à consolider les amarres des embarcations.
En février 2010, un séisme de magnitude 8,8 suivi d'un tsunami avait ravagé des villages entiers du littoral du centre-sud du Chili, faisant 523 morts et 24 disparus, et causant pour 30 milliards de dollars de dégâts. Les effets du tsunami s'étaient fait ressentir à des milliers de kilomètres et notamment en Polynésie, où des vagues de près de deux mètres avaient ainsi déferlé sur les Marquises.