菅義偉官房長官は１２日夕の記者会見で「午後２時３９分に朝鮮中央通信が、北朝鮮の北部地下核実験場で第３回地下核実験を成功裏に行ったと発表したので（日本政府として）北京の大使館ルートを通じて北朝鮮に厳重抗議した」と発表した。また、これを受けて安倍晋三総理はジョン・ルース駐日米国大使と午後５時過ぎから約１５分間会談。「北朝鮮の挑発行為は容認できず、国際社会の平和と安定に対する脅威であり、この問題に日米が緊密に連携をとって対応していく」とした。また日米韓連携の重要性についても、認識を共有した。
菅官房長官は「わが国は北朝鮮の核実験の実施を断固として非難する」と強く非難したうえで「北朝鮮への措置について不断の検討をしていく」と語った。
官邸対策室によると同日正午過ぎ、気象庁から政府の危機管理センターに「同日午前１１時５７分５０秒に北朝鮮付近を震源とする地震波を観測。深さはごく浅く、地震の規模はマグニチュード５．２で、自然地震ではない可能性がある」との報告が入り、これを受けて官邸にあった北朝鮮関連情勢情報連絡室を対策室に改め、１２時１１分に総理、官房長官らに情報が伝えられたという。
安倍晋三総理はこれを受けて米韓中露をはじめとした関係国との連携など初動対応を指示。核実験実施を非難する談話も発表した。
日本の国連代表部から議長国韓国に対して国連安保理会合を速やかに行うよう要請も行った。これを受けて「日本時間の１２日午後１１時ころ、安保理の会合が持たれる予定」（菅官房長官）。
また、核実験に伴う放射性物質の影響についてのモニタリングを文部科学省、防衛省（航空自衛隊）、環境省と都道府県連携で強化する方針を放射能対策連絡会議で確認。空中や地上での大気浮遊塵やキセノンなどの採取、測定を行い、情報を国民と共有していくことを官房長官が示した。防衛省らは同日から放射能特別調査をスタートした。（編集担当：森高龍二）
