Le tir a été signalé par l'état-major de l'armée sud-coréenne et par les garde-côtes japonais. Le missile a survolé le Japon avant semble-t-il d'échouer dans l'océan Pacifique.
Tokyo a déclaré n'avoir pris aucune mesure de défense pour détruire le missile nord-coréen.
"La série d'agissements de la Corée du Nord, dont les tirs répétés de missiles balistiques, menace la paix et la sécurité du Japon, la région et la communauté internationale, et pose un défi important à l'ensemble de la communauté internationale", a déclaré le porte-parole du gouvernement japonais, Hirokazu Matsuno, au cours d'une conférence de presse succincte.
Il semble s'agir d'un missile balistique à portée intermédiaire, a indiqué l'état-major de l'armée sud-coréenne.
D'après la télévision japonaise TV Asahi, citant une source gouvernementale à Tokyo, la Corée du Nord aurait tiré un missile balistique intercontinental qui se serait échoué en mer à environ 3.000 kilomètres du Japon.
Pyongyang a multiplié cette année les essais de missiles, rendant ses armes davantage opérationnelles et renforçant ses capacités militaires.
La plupart des tirs nord-coréens adoptent une trajectoire en forme de "boucle", s'envolant dans l'espace avant de retomber à proximité de leur site de lancement, sans survoler des pays voisins.
Il s'agit du cinquième tir nord-coréen en dix jours, dans un contexte de tensions accrues avec la Corée du Sud et les Etats-Unis, lesquels ont mené la semaine dernière des manoeuvres militaires trilatérales avec le Japon.
Le président sud-coréen Yoon Suk-yeol a qualifié le tir d'"irresponsable" et assuré que Séoul, ses alliés et la communauté internationale apporteraient une réponse ferme.
S'exprimant devant des journalistes à Tokyo, le Premier ministre japonais Fumio Kishida a qualifié de "barbares" les actions de la Corée du Nord, indiquant que son gouvernement continuait de recueillir et d'analyser des informations.
Ce tir de missile au-dessus du Japon est "regrettable", a dit pour sa part le principal émissaire des Etats-Unis pour l'est de l'Asie, Daniel Kritenbrink, lors d'un événement virtuel organisé par l'Institut d'études coréennes-américaines.
Washington laisse la porte ouverte à la diplomatie avec Pyongyang, a-t-il ajouté, mais va faire preuve de fermeté face à cette "menace croissante".