O primeiro evento atingiu 7,8 magnitudes e ocorreu às 22h17m UTC (01h17 BRT de segunda-feira, 06/02/2023), a 26 km do leste de Nurdag, na Turquia, sob as coordenadas 37.174°N 37.032°E. De acordo com o USGS, Instituto Nacional de Pesquisas Geológicas, dos EUA, o evento teve seu hipocentro localizado a 17,9 km abaixo da superfície.
O segundo tremor ocorreu seis horas depois, às 10h24m UTC (07h24 BRT de segunda-feira, 06/02/2023) e atingiu 7,5 magnitudes. O hipocentro desse segundo evento foi localizado a 10 km de profundidade, sob as coordenadas 38.024°N 37.203°E, a 4 km do sul-sudeste de Ekinözü.
A baixa profundidade de ambos os eventos e pouca distância entre as localidades calculadas, de cerca de 95 km de distância, contribuíram significativamente para os pesados danos e elevado número de vítimas.
A localização preliminar dos eventos os coloca nas proximidades da tripla interface entre parte da placa de Anatólia e as placas tectônicas da Arábia e África. A localização e o mecanismo do terremoto, juntamente com tremores secundários que ocorreram desde o terremoto de magnitude 7.8 são consistentes com a sequência de terremotos observada logo em seguida, que ocorreu dentro de uma ampla zona da placa de Anatólia Oriental, embora não necessariamente da mesma região da falha. Nesta região, parte da zona da placa da Anatólia Oriental acomoda a extrusão da Turquia, no oeste no Mar Egeu.
A região onde ocorreu o duplo sismo é uma das regiões tectônicas mais ativas do planeta, embora não produza eventos de grande magnitude. Antes desta sequência de terremotos iniciada em 6 de fevereiro, desde 1970 apenas três tremores superiores a 6 magnitudes ocorreram dentro de um raio de 250 km do local do epicentro.
Todos esses terremotos ocorreram ao longo ou nas proximidades da placa da Anatólia Oriental e apesar da relativa quietude sísmica desta área epicentral, o sul da Turquia e o norte da Síria (local do duplo sismo) já sofreram terremotos significativos e prejudiciais no passado.
A cidade de Aleppo, na Síria, foi devastada várias vezes historicamente por grandes terremotos, embora os locais precisos e as magnitudes desses terremotos só possam ser estimados. No ano de 1138, Aleppo foi atingida por um terremoto de magnitude 7,1 e em 1822 foi atingida por outro sismo estimado em 7,0 estimado em 1822, quando ocorreram entre 20 mil e 60 mil pessoas.