Большая часть северо-восточной территории Я. (о. Хоккайдо и северная часть о. Хонсю) сложена палеозойско-мезозойскими толщами, местами метаморфизованными, и имеет меловой возраст складчатости и гранитного слоя коры — зона Китаками-Абукума о. Хонсю и смежная часть о. Хоккайдо. На остальной территории о. Хоккайдо распространены палеозойско-мезозойские эвгеосинклинальные отложения (иногда метаморфизованные), тела габбро-гипербазитового комплекса и мел — кайнозойские терригенные породы; возраст складчатости и гранитного слоя поздне-кайнозойский.
Зона неоген — четвертичных вулканов, сейсмичности, молодых дислокаций и перестройки земной коры Японской островной дуги и островов Рюкю наложена на более древние структуры; особенно распространены молодые вулканические образования в зоне «зелёных туфов», лежащей на продолжении Идзу-Бонинской островной дуги. Территория Я. в целом характеризуется высокой сейсмичностью (разрушительные землетрясения отмечались в 1855, 1891, 1897, в 1923 был разрушен Токио), активным вулканизмом (около 150 вулканов, из них около 40 действующих). Вулканические районы богаты минеральными и термальными источниками.
Полезные ископаемые (запасы в млн. т , 1976): уголь — 8630; железные руды — 228; сера — 67,6; марганцевые руды — 5,4; свинцово-цинковые — 4,7; нефть — 3,8; медные руды — 2,0; хромиты —1,0, а также золото, серебро и ртуть.
Климат муссонный, на С. — умеренный, в южной части Японских островов — субтропический, на большей части островов Рюкю — тропический. На о. Хоккайдо, в Саппоро, средняя температура января —5 °С, июля 22 °С, на Ю. Японских островов, в Кагосиме, — соответственно 6 °С и 27 °С. на Окинаве (о-ва Рюкю) — 16 °С и 28 °С. Зимний муссон направлен с материка и в целом охлаждает территорию Я., хотя воздух несколько нагревается и увлажняется над окраинными незамерзающими морями. С этим муссоном связаны зимние максимумы осадков и многоснежные зимы на западных побережьях островов Хонсю и Хоккайдо, в горах Хида. Склоны гор, обращенные к Тихому океану, зимой относительно сухие. Летний муссон проявляется слабее, чем зимний, выражен главным образом на юго-восточной покатости Японских островов. С ним связан летний пик осадков (бай-у — сливовые дожди), играющих важную роль для рисоводства. Обычны тайфуны: 15—30 ежегодно, главным образом осенью, с ураганными ветрами и ливнями, часто смещающими максимум осадков на это время года. В целом климат влажный (в среднем около 1800 мм осадков, а на тихоокеанских склонах южной части о. Хонсю, в горах Хида и в некоторых районах островов Сикоку и Кюсю — свыше 3000 мм в год); наименее влажны (800—1200 мм в год) восточная часть о. Хоккайдо, а также некоторые межгорные котловины и берега Внутреннего Японского моря, обособленные горами от влажных ветров.
Существенное согревающее влияние на климат Я. оказывают морские течения: Куросио — на южные берега Японских островов, Цусимское течение — на северо-западные и западные берега. Течение Оясио, напротив, охлаждает восточный берег острова Хоккайдо и северо-восточный берег о. Хонсю.
Внутренние воды . Страна имеет густую сеть коротких полноводных, преимущественно горных, рек (крупнейшие — Синано, Тоне, Китаками на о. Хонсю, Исикари на о. Хоккайдо). Гидроресурсы страны оцениваются в 52,7 млн. квт , из которых освоено (1975) 21,8 млн. квт . На реках бассейна Японского моря отмечается зимне-весеннее половодье, на реках бассейна Тихого океана — летнее; бывают наводнения (особенно в результате прохождения тайфунов). Воды многих рек используются для орошения — в стране тысячи мелких и крупных водохранилищ. Равнинные участки крупных рек доступны для мелкосидящих судов. Озёра многочисленны и разнообразны по происхождению: крупнейшее в Я. оз. Бива (площадь 716 км2 ) расположено в тектонической впадине, встречаются вулканические (Инавасиро, Товада, Куттяро) и лагунные (Касумигаура, Сарома) озёра.