Japans försvarsminister Yasukazu Hamada säger att projektilen bedöms landa i havet utanför Japans ekonomiska zon, omkring 55 mil öster om den koreanska halvön.
Tidigare i veckan hotade Nordkorea att skjuta ned amerikanska spionplan som kränker landets luftrum, efter anklagelser om aktivitet nära dess territorium. USA och Sydkorea har fördömt hoten.
De militära spänningarna i området har ökat det senaste året, i takt med allt fler nordkoreanska robottest och gemensamma militärövningar mellan USA och Sydkorea.