Macys sa att liknande försäljning föll 4,6 % under första kvartalet jämfört med samma period förra året.
Nedgången skickade aktier i Macy's, som också äger Bloomingdales, ner 17% på torsdag.
På Kohls låg liknande försäljningar på 2,7 % och sjönk med 0,8 % vid Nordstrom.
Aktierna föll nära 8 % för båda återförsäljarna, medan Sears sjönk med nästan 10 %
Hudson's Bay Co, som äger kedjor inklusive Saks Fifth Avenue, sa att försäljningen i samma butik minskade med 2,9%.
Jeff Gennette, Macys verkställande direktör, sade att företaget var väl medveten om de utmaningar det stod inför.
"Dessa är ovanliga och utmanande tider för detaljhandeln, särskilt för köpcentrum-baserade butiker. Vi vet verkligen dessa förändringar som vi ser är... inte cykliska, sade han.
Vissa analytiker sade att nedgången i varuhusförsäljning pekar på en bredare svaghet i konsumenternas utgifter - en viktig drivkraft för ekonomisk tillväxt.
"Det är en magkontroll om hälsan hos konsumenten", sade Phil Blancato på Ladenburg Thalmann Asset Management. "Det är en kanariefågel i kolgruvans stund."
Detaljhandlarna "lämnar efter sig" i takt med att konsumenterna ändrar sina vanor
Hur länge kommer du att vänta på en shopping webbplats att ladda?
US Commerce Department kommer att släppa försäljningssiffror på fredag som förväntas ytterligare understryka online försäljning tillväxt överträffar dem i tegel-och-mortar butiker.
Nordstrom, som har mer än 340 butiker i USA och Kanada, sade att cirka en fjärdedel av försäljningen under de tre månaderna till mars var online.
Den har försökt motverka uppkomsten av rivaliserande online-återförsäljare genom att öppna mer av sina rabatt Rack butiker, investera i den populära online menswear varumärke Bonobos och andra tweaks som påskyndar sin webbplats.
Macy's lägger rabatt områden till sina butiker, slående erbjudanden för att lager exklusiva mode linjer, och gör det lättare för kunder att prova på skor utan en säljare assistent.
Macys ekonomichef, Karen Hoguet, sade att insamlingsplatser för inköp på nätet - snarare än att tvinga kunder att hitta till en disk på baksidan - faktiskt har ökat försäljningen.
Gennette, som tog över i mars, sa att Macy hoppades införa ett nytt butiksformat nästa år, men företaget förutspår fortfarande en nedgång i försäljningen för hela året.
"Hur och när kommer du att växa igen är vad du har tänkt," sade han analytiker. "Vi har verkligen inte svaren ännu, men vi arbetar på dem med stor brådska."
Neil Saunders, verkställande direktör för GlobalData Retail, sade att Macy's nu har en "bättre känsla för riktning" än vad det en gång gjorde, men tillade: "Men det avstånd det behöver för att resa under de närmaste åren är enorm.
"Vi ifrågasätter om företaget är djärvt, kvickt eller friskt nog att täcka sådan mark."
Macys vinster föll 39% till $71m i kvartalet jämfört med samma period förra året.
Svagare försäljning än väntat vid flera amerikanska varuhuskedjor väckte oro för den amerikanska detaljhandeln och fick investerare att sälja aktier.