ญี่ปุ่นเป็นประเทศแนวหน้าในการวิจัยทางด้านวิทยาศาสตร์โดยมีภาคเอกชนเป็นผู้ลงทุนหลัก[106] ญี่ปุ่นมีจำนวนการขอสิทธิบัตรเป็นอันดับ 3 ของโลก[107]ตัวอย่างของผลงานทางเทคโนโลยีของญี่ปุ่นที่สำคัญ ได้แก่อิเล็กทรอนิกส์ รถยนต์ เครื่องจักร วิศวกรรมด้านแผ่นดินไหวที่สร้างขึ้นมาเพื่ออยู่รอด สารเคมี สารกึ่งตัวนำ และเหล็ก เป็นต้น ญี่ปุ่นเป็นผู้ผลิตรถยนต์รายใหญ่ที่สุด เป็นอันดับ 3 ของ โลก[108] เป็นประเทศต้นกำเนิดของบริษัทผู้ผลิตรถยนต์ 6 บริษัทจากผู้ผลิต 15 บริษัทที่ใหญ่ที่สุด และผู้ผลิตสารกึ่งตัวนำ 7 บริษัทจาก 20 บริษัทที่ใหญ่ที่สุด

ญี่ปุ่นยังเป็นหนึ่งในผู้นำในการพัฒนาเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องกับสิ่งแวดล้อม รถยนต์ไฮบริด ซึ่งได้เทคโนโลยีมาจากเยอรมนี อังกฤษ และสหรัฐอเมริกา[109] ของฮอนด้าและโตโยต้าเป็นที่ยอมรับว่าประหยัดพลังงานมากที่สุดและปล่อยควันเสียได้น้อย[110][111] ซึ่งแสดงให้เห็นถึงความพยายามของเทคโนโลยีระบบไฮบริด เชื้อเพลิง ญี่ปุ่นมีจำนวนสิทธิบัตรในด้านเซลล์เชื้อเพลิงเป็นอันดับหนึ่งของโลก[112]

องค์การสำรวจอวกาศญี่ปุ่นเป็นหน่วยงานวิจัยและพัฒนางานด้านอวกาศ สังเกตการณ์ทางดาราศาสตร์และจักรวาลวิทยาของญี่ปุ่น และเป็นหนึ่งในสมาชิกของโครงการความร่วมมือการสร้างสถานีอวกาศนานาชาติและโมดูลคิโบ มีกำหนดที่จะส่งขึ้นไปเพื่อต่อกับสถานีอวกาศนานาชาติในการขนด้วยกระสวยอวกาศใน พ.ศ. 2552[113]