During an earthquake, strong ground motion instrument recordings at dam sites can provide information to dam owners and other parties to remotely assess dam deformations or damage immediately after the earthquake. The reliability of the strong motion instrument recordings to detect dam deformations or damage depends on how well the strong ground motion characteristics relate to deformation or damage. In this study, results are presented that compare the measured ground motion characteristics at a dam site with observed earth-dam deformations. The dam selected for this study is Lenihan Dam, a dam that was shaken during the 1989 Loma Prieta earthquake and in which strong ground motion measurements were located at the dam crest and abutment.Evaluation of strong motion records uses the peak-, period-, and cumulative-based ground motion characteristics. These characteristics are compared to the observed deformations as well as to the accumulated deformations computed from a nonlinear deformation analysis of the dam with the 1989 Loma Prieta earthquake. After validating the numerical model with the observed deformation during the 1989 Loma Prieta earthquake, nonlinear deformation analyses are further performed from a ground motion study with an additional 342 single-component ground motions to compare the relationships between ground motion shaking characteristics and earth-dam deformations. Based on the findings of this study, an example application to computing crest deformations is presented in the context of post-earthquake decision making and response.