餘震在星期日下午四時二十一分發生，震央位於廣元市青川縣觀音店鄉，達到六點四級，多個省市都感受得到，連在一千多公里以外的首都北京，亦有建築物搖動，是自五月十二日大地震發生後，官方錄得強度最高的一次餘震。
十多秒的震動，導致七萬多間房屋倒塌，二十多萬間房屋變成危樓，造成四川、甘肅、陝西和重慶四個省市有八個人死亡，九百多人受傷。
餘震引發多處地方崩塌，山泥再次令青川與外界斷絕，多條連接其他市縣的公路被沙石堵塞，近四百名官兵，即時趕到現場協助救災。而電訊服務亦一度中斷，直至星期一近傍晚才陸續恢復。
觀音店鄉唯一的醫院，兩星期前的大震後倒塌了，醫護人員在空地搭建帳篷設置臨時醫院。本台接觸到負責這個醫療站的青川衛生局官員白小姐，她表示，今次強烈餘震，她們收到大批傷者，多數只是輕傷。她說：我們這個地方，當時我們操作電腦，電腦被震得快掉下了。餘震後，輕傷的比較多，重傷的有五個，比較重的要轉出去，馬路公路已垮塌了，但是我們有個臨時醫院，他們先救治，等待晚上馬路通了就送出去救治。
而在餘震震央不遠的廣元市村民韓作全表示，這次餘震很強烈，持續了十多秒，他的房屋的損毀更嚴重些。他說：昨天的餘震比起五月十二號那一次稍為輕一點，人感到頭發暈，心胸悶，也是房屋搖動、有晃動的，餘震後屋的裂蓬更大了，之前裂蓬可放入一只筷子，現在整隻手掌都可以放進去。
本身是教師的韓作全，一家九口，已經在帳篷露宿了兩個星期，面對不斷發生的餘震，他感到很無奈，不知何時才可以重建家園。他說：我隨時隨地都擔心我的屋會垮塌，現在是嚴重到變成危房，我每一次都心驚膽怯，幾十年的奮鬥，只怕震到一下子泡湯了。
中共中央政治局亦召開會議，由總書記兼國家主席胡錦濤主持，研究部署抗震救災、和災後重建工作。
會議指出，第一階段的救災工作取得重大成果，但當前的形勢仍然嚴峻，任務艱巨，仍處於刻不容緩的緊要關頭。會議強調要增派有經驗的專家，保證醫療物資供應穩定，保障傷者安全。另外，又要調動資源加緊生產和調運帳篷和簡易房，同時又要增派防疫人員，做好衛生防疫工作，確保大災後沒有大疫情。
而人大委員長吳邦國亦飛抵四川視察，第一站到了成都軍區總醫院，慰問傷者和醫護人員，他特別到重症病房，探望被掩埋一百多個小時後獲救的災民。