Övningarnas syfte är ett förbättrat gensvar vid händelse av ett kärnvapenangrepp från Nordkorea.
Roboten, den första från Nordkorea på sju veckor, var i luften 66 minuter, enligt Hirokazu Matsuno, förste talesperson för den japanska regeringen. På den tiden avverkade roboten cirka 90 mil, uppger Sydkoreas militär.
Japans försvarsminister Yasukazu Hamada säger att roboten hade kapacitet att flyga 1 400 mil, vilket innebär en potential att slå ned var som helst i USA:s fastland.
Landets vice försvarsminister Toshiro Ino anger nedslagsplatsen till cirka 20 mil väster om ön Oshima, väster om den nordligaste huvudön Hokkaido, i Japans exklusiva ekonomiska zon.
Fördöms starkt
– Vi gör vårt yttersta, i nära samarbete med USA, för att få information, analysera och vidta lämpliga vaksamhets- och övervakningsåtgärder för att skydda våra invånares liv och egendom, sade Toshiro Ino rapporterar AP.
Från den sydkoreanska presidentens kansli kom beskedet att ett möte med det nationella säkerhetsrådet hållits. Deltagarna beslutade att vidta "stränga åtgärder mot alla försök att hota vårt folk".
USA fördömer starkt robotuppskjutningen och lovar "alla nödvändiga mått och steg" i försvaret av sig själv och de allierade Sydkorea och Japan.
"Den här uppskjutningen ökar onödigtvis spänningarna och riskerar att destabilisera situationen i regionen", säger Vita huset talesperson för USA:s nationella säkerhetsråd.
Höjt tonläge
Beskedet om robotuppskjutningen kommer en dag efter att Nordkorea hotat med "oöverträffat" kraftiga åtgärder mot sitt grannland Sydkorea. Detta till följd av att Sydkorea och USA i början av januari aviserade att länderna inlett diskussioner om gemensam planering och övningar med amerikanska kärnvapen med anledning av de tilltagande hoten från kärnvapengrannen Nordkorea.
Tidigare under veckan kallade Sydkorea återigen Nordkorea för "vår fiende" i den försvarsrapport som landets regering publicerar vartannat år.
Det är första gången på sex år som Sydkorea väljer att använda benämningen, vilket ses som ytterligare ett tecken på den allt mer spända relationen mellan länderna.