自2月12日起，日本航空自卫队便开始在T-4教练机上安装收集粉尘装置，每天多次从青森、茨城和福冈等地的基地起飞，采集核辐射粉尘并进行分析。但目前尚未监测到因朝鲜核试验产生的放射性物质。
朝鲜第三次核试验立即引起日韩政府的反弹，也引发两国民众和社会各界人士的不同反应。核辐射、冲突、东北亚和平……这些词汇频繁出现在两国媒体上，核试验产生的冲击波快速抵达日韩，其“震感”一时间难以平息。
广岛重置“地球和平监视钟”
2月12日，日本广岛市核爆资料馆的“地球和平监视钟”由“69”重置为“0”。该时钟建于2001年8月6日，每当有国家进行核试验，该资料馆都会将时钟重置归零。时钟上一次重置是美国于2012年12月5日实施临界核试验时。仅仅69天后，朝鲜实施了第三次核试验。
13日中午，约140名广岛核爆受害者团体成员在广岛市的和平纪念公园内高举“强烈抗议核试验”的横幅静坐，向园内的慰灵碑默哀。此次静坐长达30分钟。
广岛和长崎是迄今世界上仅有的遭到过原子弹轰炸的两座城市。2月12日，两市市长发表了谴责朝鲜核试验的声明。广岛市市长松井一实和长崎市市长田上富久在声明中谴责“朝鲜核试验是对遭到原子弹爆炸地区广大民众追求无核世界愿望的无情蹂躏，是在给国际社会废除核武器的努力泼冷水”。松井和田上两位市长还分别给朝鲜领导人金正恩寄去了抗议信。
除广岛和长崎外，日本宫城县仙台市和三重县议会还分别通过了抗议朝鲜核试验的决议。
在朝鲜核试验后，日本部分地方政府取消了对朝鲜人学校发放补助金。神奈川县于2月13日宣布取消2013年度对县内5所朝鲜学校发放的约6300万日元的补助金。此后，崎玉县和宫城县的仙台市也宣布取消对朝鲜中学发放2013年度补助金。
朝鲜实施核试验后，日朝间绑架问题的对话也陷入了僵局。而这种局面让日本的绑架问题受害者家属陷入绝望，这意味着解决绑架问题将再次变得遥遥无期。
绑架受害人横田惠（被绑架时13岁）的父亲横田滋和母亲横田早纪江2月16日在栃木县佐野市进行演讲，呼吁早日解决绑架问题。横田夫妇说，2002年“日朝平壤宣言”让5名绑架受害人回国，然而此后十余年，绑架问题一直没有进展。约有600名听众出席了演讲会。
日媒关注朝鲜核武小型化
朝鲜实施核试验后，《朝日新闻》《读卖新闻》等日本六大主流报纸均发表社论，对朝鲜核试验进行谴责。日本媒体连续多天对朝鲜核试验跟踪报道，它们关注最多的是朝鲜核试验对日本的安全威胁。
日本媒体的一个关注点是朝鲜核武器的小型化技术。它们分析认为，朝鲜核技术的提升加上能覆盖整个日本的导弹，对日本安全是重大威胁，因此呼吁日本政府采取对策，联合其他国家进行应对。
日本民众还担心核放射性物质的威胁。自2月12日起，日本航空自卫队便开始在T-4教练机上安装收集粉尘装置，每天多次从青森、茨城和福冈等地的基地起飞，采集核辐射粉尘并进行分析。但目前尚未监测到因朝鲜核试验产生的放射性物质。
日本文部科学省也在日本各地加强了对核辐射物质的监测，每天提取和分析空气中的降落物，并发布监测结果。不仅如此，福冈、鸟取、新潟、群马等地方政府也每天对核放射性物质进行采集和监测分析。目前也尚未监测到异常的核放射性物质。
韩国民众生活如常
2月12日当天有很多韩国民众聚集在广场、车站等公共场所的电子屏前观看朝鲜核试验的相关报道，韩国街头则一如平日，餐馆，商店，娱乐场所正常营业。