各地气候
日本地处温带，一年四季温差很大。深受海洋影响，海洋性气候明显。日本国土以亚热带季风气候为主，但由于日本的岛屿自西南向东北延伸得很长，南北跨越纬度约20度，因此全国各地的气候仍然有很大的不同，主要可分为六个气候区：
- 北海道气候：北海道不受梅雨的影响，降雨量较日本其他地方为少。夏季短暂且凉爽，冬季漫长而寒冷。
- 日本海侧气候：范围包括本州岛西部的海岸地区。冬季受西伯利亚高气压所影响，吹西北风。同时由于暖流对马海流在冬季通过日本海而带来大量水汽，因而常有豪雪。夏季降水较少，因位于夏季风的背风地带有时出现焚风而异常高温。
- 中央高地式气候：典型的内陆性气候，冬寒夏凉。冬季与夏季及昼夜之间温差很大，降雨量少。
- 太平洋侧气候：包括了本州东海岸、南四国和九州大部分地区。夏季受东南季风影响，梅雨强台风多，冬季的降雪较少。
- 濑户内海式气候：包括了山阳地方、北四国、近畿与九州局部地区。天气常是晴天，降雨量少，不时遭受热浪侵袭[135]。
- 南西诸岛式气候：范围为琉球群岛。这里属亚热带气候，夏季炎热冬季温暖，降雨量大，且常受台风吹袭。
日本是世界上降水量较多的地区，主要包括日本海侧地区的冬季降雪、冲绳5至7月连绵不断的台风，以及夏季到秋季登陆或接近日本的台风。日本有记载的最高温度纪录是摄氏41度，于2013年8月12日在高知县四万十市测得；有记载的最低温度纪录是摄氏-41.2度，于2016年1月25日在北海道上川町测得。
自然环境
横跨静冈县与山梨县界的富士山，为日本第一高峰
日本国土南北狭长，四季分明，也是一个多山国家。因为日本是岛屿国家，四面环海，所以来自外部新生物入侵的可能性也相对较低，离岛地区更形成了独自的生态系统，特别是小笠原群岛及琉球群岛自古就创建了比日本本土更加孤立的生态系统，小笠原群岛更有“东洋的加拉帕戈斯”之称。
伴随明治时代以后外来物种的进入，生态系统发生变化，日本的生物多样性也受到影响，本地物种如朱鹮及日本狼都在20世纪灭绝，但日本各地仍保留着大量珍贵的生态系统，如知床、白神山地、小笠原群岛和屋久岛都是联合国教科文组织认定的世界遗产[。在环境保护方面，日本是世界上最早面临大规模公害的国家，并在1960年代后期开始积极立法减排，至21世纪全国主要大气污染物全部达到环境标准。由于高度经济成长期以后日本饮食文化的变化及海外农产品的输入，日本的农林水产业在20世纪开始出现农田与人工林的闲置，渔业资源减少等问题。
自1970年代以来，相较于其他国家森林面积的持续萎缩，日本的森林覆盖率一直保持在三分之二上下。2012年，日本的森林面积达253,203平方千米。
由于日本列岛位处数个板块的的交界和环太平洋火山带之上，火山活动十分活跃，日本在历史上曾多次发生地震和海啸等灾难。
20世纪以来，在日本造成重大损失的大地震有1923年导致超过10万人死亡的关东大地震、1995年的阪神淡路大地震和2011年引发海啸和福岛核事故的东北地方太平洋地震。在沿海地区，地震之后引发的海啸常带来远超过地震的影响，英语中的海啸一词就是来自于日语中的“津波”。除了地震和海啸之外，火山亦经常在日本引发灾害。近年日本较为活跃的火山有有珠山、浅间山、三宅岛、阿苏山和樱岛等。日本其他的主要自然灾害还有山体滑坡、泥石流、洪灾、风灾和雪灾等。