Центральная часть моря - глубокая замкнутая котловина, с запада, севера и востока ограниченная крутыми спускающимися в море склонами горных сооружений Приморья, полуострова Корея, островов Хоккайдо и Хонсю, а с юга - склонами подводной возвышенности Ямато. Дно котловины расположено на глубинах около 3500 м.
Южная часть моря отличается сложным рельефом, т. к. в этом районе находятся краевые части крупных горных систем -Курило-Камчатской, Японской и Рюкю. Центральное место здесь занимает обширная подводная возвышенность Ямато с примыкающими к ней подводными хребтами. Шельф в основном узкий, шириной не более 40 км.
Японское море целиком лежит в зоне муссонного климата умеренных широт. Однако вследствие большой протяженности с севера на юг, соседства холодного Азиатского материка и Охотского моря на севере и теплого Тихого океана на юге формируются заметные климатические различия между разными районами моря. В частности, на севере климатические условия приближаются к субполярным, а на юге они почти субтропические.
В холодное время года (с октября по март) над морем господствуют сильные северо-западные ветры со скоростями 12—15 м/с и более (зимний муссон). Они приносят с собой сухой и холодный воздух. В самые холодные месяцы (январь — февраль) среднемесячная температура воздуха на севере -20°, а на юге около 5°.
В теплый сезон (апрель — сентябрь) над морем преобладают южные и юго-западные ветры со скоростью 2 — 7 м/с (летний муссон). Летом и в начале осени (июль — октябрь) над южной частью моря часты тайфуны (с максимумом в сентябре). Они вызывают ураганные ветры, которые нередко сопровождаются ливнями. Среднемесячная температура самого теплого месяца - августа в северной части моря равна примерно 15 °, а в южных районах около 25°.
Одна из отличительных черт Японского моря - небольшое число впадающих в него рек. Наиболее крупная из них - Раздольная (Суйфун). Почти все реки горные. Материковый сток в море равен примерно 210 км3/год и довольно равномерно распределен по сезонам. Опресняющее влияние речных вод на морские ощущается возле устьев рек.
На формирование гидрологических условий моря существенно воздействует водообмен через проливы. Основной приток вод - около 97% от общего количества поступающей в море воды переходит через Корейский пролив. Наибольший сток воды осуществляется через Сангарский пролив - 64% общего расхода; через проливы Лаперуза, Невельского и Корейский вытекает 34% вод из Японского моря.
Температура воды на поверхности моря в общем повышается с северо-запада на юго-восток. Зимой она изменяется от близких к нулю отрицательных величин на севере и северо-западе до 10 — 14 ° на юге и юго-востоке. Температура воды лишь незначительно изменяется от поверхности до дна в северных и северо-западных районах. В центральной и южной частях моря поверхностная температура 8—10° сохраняется до горизонтов 100 — 150 м, а затем она плавно понижается до 1,0 — 1,5° на горизонтах 400 — 500 м и глубже.
Летом температура воды на поверхности повышается от 1 8 — 20° на севере до 25 — 27° на юге моря. В северной части моря температура воды, равная 1 8 — 20° в поверхностном (0 — 15 м) слое, резко понижается с глубиной и на горизонте 50 м равна 4°, затем она медленно понижается до дна. В центральных и южных районах температура плавно понижается до горизонта 200 м, где она имеет значение примерно 6°, глубже ее понижение становится более резким и на горизонтах 250 — 260 м она достигает величины 1,5 — 2,0°, понижаясь примерно до 1 ° у дна.
Средняя соленость Японского моря около 34 %0. С глубиной соленость изменяется от поверхности до дна незначительно.
Движение вод Японского моря в общем образует циркуляцию против часовой стрелки с центром в северо-западной части моря. Через Корейский пролив в Японское море поступают воды западной ветви теплого течения Куросио и широким потоком (Цусимское течение) распространяются на северо-восток вдоль Японских островов. В центральной части моря Цусимское течение возвышенностью Яма-то разделяется на две ветви. На широте 38 — 39° от северной ветви отделяется небольшой поток, идущий на запад, переходящий в противотечение вдоль полуострова Корея. Основная масса вод Цусимского течения выносится из Японского моря через проливы Сангарский и Лаперуза, а часть вод этого течения достигает Татарского пролива и, завернув на юг вдоль берега материка, дает начало холодному Приморскому течению. Южнее залива Петра Великого Приморское течение поворачивает на восток и сливается с северной ветвью Цусимского течения. Незначительная часть вод продолжает двигаться на юг до Корейского пролива, где также вливается в Цусимское течение.
В открытой части центрального района моря движение вод осложняется местными круговоротами.
Скорости поверхностных течений Японского моря в основном находятся в пределах 10 — 25 см/с. В Корейском и Сангарском проливах они увеличиваются до 50 — 100 см/с.
Наиболее сильное волнение (до 6 баллов и более) в Японском море наблюдается во время тайфунов и зимой при прохождении циклонов. Сильные ветры тайфунов развивают волны высотой 8 — 10 м. В теплое время преобладает волнение 1 -3 балла и невысокие волны.
В море отчетливо выражены приливы. Наибольшая величина прилива (около 3 м) отмечается у южного входа в Корейский пролив. Величины приливов в Татарском проливе достигают 2,3 — 2,8 м, а у восточных берегов полуострова Корея и Приморья величина прилива не превышает 0,5 м.
Северная и северо-западная части моря, прилегающие к материку, ежегодно на 4 — 5 месяцев покрываются льдом, площадь которого занимает около четверти пространства всего моря. Появление льда возможно уже в октябре, а последний лед задерживается иногда до середины июня. Полностью свободным от льда море бывает только в июле, августе и сентябре. Припай образуется в бухтах и заливах материкового побережья, но широкого распространения не имеет. Ледовитость Японского моря значительно изменяется от года к году.
Животный и растительный мир Японского моря богат и разнообразен. Весной и осенью развивается большое количество холодолюбивых диатомовых водорослей, летом - теплолюбивых перидиниевых. Это - основные представители фитопланктона. Зоопланктон моря довольно разнообразен. Его масса очень велика и достигает 1,5 — 2,5 г/м3 в верхнем стометровом слое. С глубиной его масса заметно уменьшается.
На небольших глубинах прибрежных вод распространены зеленые водоросли, на глубинах до 30 м растут бурые водоросли, а еще глубже обитают красные водоросли. Японское море богато ламинарией (морской капустой), аллярией, фукусами, анфельцией и филлофорой. На небольших глубинах обширные заросли образует зостера (морская трава) и филлоспадикс (морской лен), местами встречается саргассовая водоросль, кусты которой достигают 3 м высоты.
Среди донных животных (бентоса) преобладают моллюски, характерные для мелководной зоны, глубже живут главным образом иглокожие, а еще глубже - черви и ракообразные. Широко распространены двустворчатые моллюски - морские гребешки и устрицы, а также головоногие моллюски - кальмары и осьминоги. Иглокожие представлены в основном трепангами и голотуриями (морскими огурцами), а ракообразные - креветками, лангустами, омарами и крабами.
В Японском море обитает около 600 видов рыб. На севере и северо-западе моря обитают холодолюбивые виды: тихоокеанская сельдь, минтай, лососевые (кета, горбуша, чавыча), треска, навага, камбала. В южных районах живут теплолюбивые рыбы: сардина-иваси, японский анчоус, скумбрия, сайра. Летом в море заходят тропические виды: летучая рыба, тунец, луна-рыба. Наибольшее видовое разнообразие рыб свойственно южной части моря, Корейскому проливу и прибрежным водам острова Хонсю.
В Японском море можно встретить морского котика, нерпу, дельфинов и даже кита.
На материковом и островных берегах Японского моря работает много предприятий различных отраслей промышленности, функционирует развитое сельскохозяйственное производство, расположены крупные и небольшие морские порты. На водных пространствах моря распространено рыболовство и добыча других морепродуктов, а в его прибрежной зоне практикуют марикультуру. Море в различных направлениях пересекают морские пути, по которым транспортный флот осуществляет круглогодичные перевозки грузов и пассажиров. Вследствие интенсивной хозяйственной деятельности на берегах и в самом бассейне море испытывает значительную антропогенную нагрузку, которая выражается главным образом в загрязнении вод, а порой проявляется в нерациональном рыболовстве и добыче некоторых морепродуктов.
По имеющимся данным, в 199.6 г. в Японское море было сброшено всего 1 82 млн м3 сточных вод, из которых 148 млн м3 требуют очистки. Со сточными водами в море поступили загрязняющие вещества: нитраты, нефтепродукты, железо, синтетические поверхностно-активные вещества, фенолы.
Основные источники загрязнения - промышленные предприятия, коммунальное хозяйство, порты, суда, электростанции и т. п. Загрязняющие вещества попадают в море непосредственно с берега со сточными водами и приносятся реками. В связи с этим наиболее загрязнены прибрежные воды возле крупных городов и портов, в районах развитого сельского хозяйства и в приустьевых зонах. Так, залив Петра Великого загрязняют стоки Владивостока, а также реки Артемовка, Партизанка, Раздольная. Сброшенные в море воды приносят с собой значительное количество загрязняющих веществ (нефтепродукты, нитраты, железо и др.), предельно допустимые концентрации которых были превышены в 2 — 3 раза, а в отдельных районах, например, в бухте Золотой Рог, в значительно больших размерах. Воды этого залива обычно квалифицируют как грязные, а в некоторых районах даже как очень грязные.