這場被形容為有史以來最大規模的反核遊行，主辦單位傍晚宣布全台逾20萬人上街頭；但根據警政署統計，各地參與遊行人數約6萬8700人，警方總計動員1500名警力維持交通。
警方指出，依縣市警局匯報警政署資料，以台北市人數最多，約5萬人；其次依序是高雄市的1萬人、台中市7000人、台東縣1500人、澎湖縣200人。
遊行結束後，總統馬英九透過總統府發言人李佳霏重申政府的核能政策，就是在「不缺電、電價合理、達成減碳國際承諾」的前提下，「確保核安、穩健減核、打造綠能低碳環境、逐步邁向非核家園」；馬總統樂於與廢核團體對話，聆聽對「立即廢核」配套替代方案的建議，希望大家共同面對挑戰，避免內耗。
行政院長江宜樺也透過新聞稿表示，他充分理解並尊重非核家園遊行訴求，期盼大家持續以理性溝通的方式，共同思考台灣未來。
北台灣場遊行隊伍下午從總統府前凱達格蘭大道出發，沿著博愛特區周邊道路繞行，再回到凱道集合。
景福門至中正紀念堂一帶擠滿人潮，許多民眾攜家帶眷參加，表達反核心聲。
遊行隊伍中有藝文界人士、政治人物，為了凸顯遊行的公民運動性質，民進黨主席蘇貞昌等綠營人士在過程中，都盡量降低政黨色彩，未帶黨旗、也未上台演說。
蘇貞昌呼籲政府，立即停建核四回應民意，不要用所謂對話來拖延。
入夜後在凱達格蘭大道舉行廢核誓師晚會，反核團體和社運、藝文人士晚上10時後在凱道連續播放反核影片，與夜宿民眾討論、對話，共同繪製明早升起的巨幅反核旗。