Der Japanische Archipel erstreckt sich in einem langen Bogen von Norden (45. Breitengrad, Hokkaidō) nach Süden (20. Breitengrad, Okinotorishima). Im Inland finden sich eine Reihe Gebirgsketten, die die Waldgrenze überschreiten, außerdem gehört zu Japan eine größere Zone im Ostpazifik. Verglichen mit der Enge des Lebensraums, findet sich in Japan eine Vielzahl von Arten. Durch die Position als vorgelagerte Inselgruppe hat sich eine zwar mit „Kontinentalasien“ verwandte, aber eigenständige Flora und Fauna entwickelt. Besonders erwähnt seien hier die Ogasawara-Inseln (auch: Bonin-Inseln), 1000 km südöstlich von Tokio, die wegen ihrer endemischen Spezies oft mit den Galapagosinseln verglichen werden.
Japan liegt am Schnittpunkt von drei Ökoregionen. Die Hauptinseln und die nahegelegenen Nachbarinseln sind Teil der Paläarktischen Ökozone. Die Ryūkyū-Inseln sind Teil der Indomalaischen Region, während die Ogasawara-Inseln zu Ozeanien gerechnet werden.
Säugetiere: An Großsäugetieren gibt es unter anderem den Braunbär auf Hokkaidō, auf Honshū den asiatischen Schwarzbären, Sikahirsche und den japanischen Serau (eine Ziegenantilope). Unter den einheimischen Arten findet sich auch der Japanmakak, der auf der Shimokita-Halbinsel in der Präfektur Aomori heimisch ist und damit die nördlichste Affenpopulation der Welt bildet.
Die starke Verstädterung an den Küsten und in den japanischen Ebenen hat dazu geführt, dass einige Säugetierarten ausgestorben sind, so der Honshū-Wolf (Canis lupus hodophylax), der japanische Seelöwe (Zalophus californianus japonicus), der Seeotter und der Fischotter. Hunde und Katzen gibt es in Japan in einer breiten Auswahl an Rassen. Als typisch japanische Hunderasse wird der Shiba Inu angesehen.
Vögel: In Japan sind über 500 verschiedene Vogelarten gesichtet worden. Da die Inselgruppe in jeder Richtung von Meer umgeben ist, gehört eine Vielzahl davon zum Wassergeflügel. Von Nord nach Süd ist Japan eine wichtige Zwischenstation für Zugvögel. In Sibirien brütende Vögel finden hier ihr Winterquartier, während die in Japan brütenden Vögel im Winter in Richtung Südostasien ziehen. Auf diese Art findet eine Vielzahl von Vogelarten ihren Weg nach Japan. In den Städten finden sich Krähen (besonders die Aaskrähe), Spatzen, Tauben und Rauchschwalben. Nationalvogel ist der Buntfasan. Der Nipponibis ist ausgestorben. Allerdings wurden einige Exemplare des Nipponibis vom chinesischen Festland eingeführt.
Fische: Die japanischen Küstengewässer sind von kalten und warmen Meeresströmungen durchzogen, die an ihren Berührungslinien gute Wachstumsbedingungen für Plankton bieten. Das Land liegt an einer Belastungskante der Lithosphäre, durch deren Verschiebungen sich eine zerklüftete Küstenlinie gebildet hat. Dadurch bietet sich ein guter Lebensraum für eine Vielzahl von Fischarten, und die Küste von Sanrikuoki (三陸沖, in der Präfektur Iwate) bis hoch zu den Kurilen ist einer der drei reichsten Fischgründe in der Welt. Auch in den Flüssen gibt es eine reichhaltige Zahl von Fischarten, auch begünstigt durch das regenreiche Klima. In den Brackwassergebieten der Flussmündungen gibt es eine Vielzahl von Muscheln. Problematisch ist die Gewässerverschmutzung und die Betonierung der Flussbetten, die zu einem Aussterben zahlreicher Arten geführt hat. In den Siebzigern gab es eine starke Umweltbewegung, die erste Erfolge dagegen verbuchen konnte. Die Vielfalt der japanischen Fischwelt lässt sich auch als Tourist erleben, denn Tauchen ist in Japan ein beliebter Freizeitsport und in vielen Städten gibt es große Aquarien.
Flora: Japan ist zu rund 75 % von schwer zugänglichen Bergwäldern bedeckt. Eine Vielzahl der einheimischen Arten ist auf diese Umgebung spezialisiert.
Kulturpflanzen: Wichtigste Kulturpflanze in Japan ist der aus Korea eingeführte Reis, genau genommen Oryza sativa japonica (Kurzkornreis). Das Stroh wird für die Herstellung von Tatami verwendet. Historisches Arme-Leute-Essen ist allerdings die Hirse, da der Reis als Steuer entrichtet werden musste. Ebenfalls angebaut werden verschiedene Bohnensorten, unter anderem die Adzukibohne, und eine Reihe von Gemüsen, darunter Ingwer, Rettich und Spinat. Heimisch sind außerdem verschiedene Zitruspflanzen wie die Amanatsu, darüber hinaus wurde eine Reihe von Obst- und Gemüsesorten eingeführt. Zur traditionellen Küche gehören außerdem Seetang (u. a. Nori) und Meeresalgen (Wakame). Traditionelle japanische Häuser werden unter anderem aus dem Holz der Sicheltanne gebaut. Von nationaler Bedeutung sind auch die Teepflanze und verschiedene Binsenarten zur Herstellung der Tatami-Matten (Flatterbinse und Dochtbinse).