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일본은 과학 연구 분야를 선도하는 나라 중 하나로, 특히 [[기술]], [[기계]], 생물학 연구에서 앞서가고 있다. 칠십만명에 가까운 연구자들이 일천삼백억 미국달러에 달하는 예산을 나눠쓰고 있으며 이러한 예산규모는 전 세계에서 세 번째로 큰 것이다.<ref>McDonald, Joe. "China to spend $136 billion on R&D." ''BusinessWeek'' (2006-12-04).</ref> 일본은 기초 과학 연구 분야에서 세계적인 리더이기도 해서 물리학과 화학, 생리학·의학 분야에서 13명의 [[노벨상]] 수상자를 배출하였을 뿐만 아니라<ref>{{웹 인용|제목=Japanese Nobel Laureates |출판사=[[교토 대학]] |연도=2009 |url=http://www.kyoto-u.ac.jp/en/profile/intro/honor/nobel.htm/ |확인일자=2009-11-07}}</ref> 세 명의 [[필즈상]] 수상자와<ref>{{웹 인용 |제목=Japanese Fields Medalists |출판사=[[교토 대학]] |year=2009 |url=http://www.kyoto-u.ac.jp/en/profile/intro/honor/fields.htm |확인날짜=2009-11-07 |보존url=https://web.archive.org/web/20100310203313/http://www.kyoto-u.ac.jp/en/profile/intro/honor/fields.htm/ |보존날짜=2010-03-10 |깨진링크=예 }}</ref> 한 명의 [[가우스상]] 수상자를 배출하였다.<ref>{{웹 인용 |제목=Dr. Kiyoshi Ito receives Gauss Prize |출판사=[[교토 대학]] |연도=2009 |url=http://www.kyoto-u.ac.jp/en/profile/intro/honor/gauss.htm |확인날짜=2012-12-27 |보존url=https://web.archive.org/web/20100309181805/http://www.kyoto-u.ac.jp/en/profile/intro/honor/gauss.htm/ |보존날짜=2010-03-09 |깨진링크=예 }}</ref>
 
일본의 탁월한 기술 분야의 기여는 [[전자 공학]], [[자동차]], [[기계]], 지진 공학, [[산업 로봇]], [[광학]], [[화학 물질]], [[반도체]], [[금속]] 등의 분야에서 나타났다. 일본은 [[로봇 공학]] 분야에서 생산과 소비 모두 세계적인 리더의 위치에 있다. 예를 들어 일본은 전 세계에서 제조를 위해 사용하고 있는 산업 로봇 중 절반 이상(742,500개 중 402,200개)을 보유하고 있는 나라이며<ref>[http://www.unece.org/press/pr2000/00stat10e.htm The Boom in Robot Investment Continues—900,000 Industrial Robots by 2003.] and United Nations Economic Commission for Europe, Press release 2000-10-17. Retrieved on 2006-12-28.</ref> QRIO, ASIMO, AIBO 같은 로봇들을 제작하였다. 일본은 세계에서 가장 많은 자동차를 만드는 나라이며<ref>{{웹 인용 |제목=World Motor Vehicle Production by Country |출판사=[[OICA|oica.net]] |year=2006 |url=http://www.oica.net/htdocs/statistics/tableaux2006/worldprod_country-2.pdf |archiveurl=https://web.archive.org/web/20070807213925/http://www.oica.net/htdocs/statistics/tableaux2006/worldprod_country-2.pdf |archivedate=2007-08-07 |확인일자확인날짜=2007-07-30 |format=PDF |확인날짜=2007-07-30 |깨진링크=예 }}</ref> 전 세계에서 가장 큰 규모를 기준으로 뽑은 열 다섯 개 자동차 제조사 중 네 곳의 본사가 있고, 전 세계에서 가장 큰 규모를 기준으로 뽑은 스무개의 반도체 판매사 중 일곱 곳이 있는 나라이다.
 
[[우주항공연구개발기구 (일본)|일본 우주항공연구개발기구]](JAXA)는 일본의 우주기관으로 우주와 행성 연구를 감독하고, 항공기 산업과 로켓과 위성 개발을 지휘하고 있다. 이 기구는 [[국제 우주정거장]]에 참여하고 있으며 일본 실험 모듈을 국제우주정거장에 추가하였다.<ref>{{웹 인용|제목=Japan Aerospace Exploration Agency Homepage |출판사 = Japan Aerospace Exploration Agency|date=2006-08-03 |url=http://www.jaxa.jp/index_e.html |accessdate=2007-03-28}}</ref> JAXA는 금성 기후 탐사 인공위성(''[[PLANET-C]]'')을 2010년에 쏘아올리는 것과 같은 우주 탐험 계획을 갖고 있다.<ref>[http://www.jaxa.jp/projects/sat/planet_c/index_e.html JAXA, Venus Climate Orbiter "PLANET-C"]</ref><ref>{{웹 인용 |url=http://www.isas.jaxa.jp/e/enterp/missions/planet-c/index.shtml |제목=ISAS, Venus Meteorology PLANET-C |확인날짜=2010년 12월 04일 |보존url=https://web.archive.org/web/20110513024411/http://www.isas.jaxa.jp/e/enterp/missions/planet-c/index.shtml |보존날짜=2011년 05월 13일 |깨진링크=예 }}</ref> 또한 JAXA는 2013년에 수성탐사위성을 쏘아올리려고 계획하고 있으며<ref>[http://www.jaxa.jp/projects/sat/bepi/index_e.html JAXA, Mercury Exploration Mission "BepiColombo"]</ref><ref>{{웹 인용 |url=http://www.isas.jaxa.jp/e/enterp/missions/mmo/index.shtml |제목=ISAS, Mercury Exploration MMO (BepiColombo) |확인날짜=2014년 02월 07일 |보존url=https://web.archive.org/web/20110513024407/http://www.isas.jaxa.jp/e/enterp/missions/mmo/index.shtml |보존날짜=2011년 05월 13일 |깨진링크=예 }}</ref> 2030년에는 달에 식민지를 건설하려고 하고 있다.<ref>{{웹 인용|제목=Japan Plans Moon Base by 2030 |출판사=MoonDaily |날짜=2006-08-03 |url=http://www.moondaily.com/reports/Japan_Plans_Moon_Base_By_2030_999.html |확인일자=2007-03-27}}</ref> JAXA는 2007년 9월 14일에 달 탐사 위성인 셀레네(SELENE, {{llang|ja|かぐや|가구야/카구야}})를 발사했다.<ref name="jaxa_nickname">{{웹 인용|url=http://www.jaxa.jp/countdown/f13/special/nickname_e.html| 제목="KAGUYA" selected as SELENE's nickname| accessdate=2007-10-13}}</ref> 셀레네는 [[미국]]의 [[아폴로 계획]] 이후에 가장 큰 규모의 달 탐사 계획이다. 이 계획의 목표는 달의 기원과 발달에 대한 자료를 모으는 것이다. 위성은 2007년 10월 4일에 달 공전 궤도에 진입하였다.<ref>[http://www.japancorp.net/Article.Asp?Art_ID=15429 Japancorp.net, Japan Successfully Launches Lunar Explorer "Kaguya"]</ref><ref>[http://news.bbc.co.uk/2/hi/asia-pacific/6994272.stm BBC NEWS, Japan launches first lunar probe]</ref><ref>[http://www.munhwa.com/news/view.html?no=2007091101032932310002 中-日-印 달탐사 ‘우주 레이스’] 문화일보, 2007년 9월 11일 작성.</ref><ref>[http://www.ytn.co.kr/_ln/0104_200709111607036358 일본·중국, 달 탐사위성 발사] [[YTN]], 2007년 9월 11일 보도.</ref>