日语的所属语系迄今不明，而且也很难看到解明的眉目。虽然有多个假说，但仍未能有统一的看法。
认为日语属阿尔泰语系的说法自明治时代末期开始受到关注。其根据是古代的日语（和语）的首个音节不会出现r音（流音）、日语有元音和谐律[21]等理由。然而，难以证明日语和被认为属于阿尔泰语系的各种具体语言之间相互存在亲属关系。因此，古代日语的上述特征只能证明日语在类型上属“阿尔泰型”的语言，而不能证明更多。
也有观点指出日语和南岛语系在音韵体系和词汇上有类似之处，然而词例并不充足，也有很多例子只是推断，并不确定。而且这种观点并不收到主流接受，因为找不到音韵演化的有规律性关系。
有观点认为日语和达罗毗荼语系之间存在关系，但承认这一观点的学者较少。大野晋认为日语在词汇、语法方面和泰米尔语有共同点，但其在比较语言学的方法上存在问题，受到较多批评。也请参看大野晋 — 克里奥尔泰米尔语（“大野晋#クレオールタミル语说”）一节。
而关于日语和其他单独语言的关系。汉语，特别是古汉语自古以来就通过汉字、汉语对日语的表记及词汇、语素上有很强影响。日语音韵中的拗音等就是来自于汉语，此外日语模仿古代汉语书面语的文法、语法的行为，使得人们在日语文法、语法和文体上都能看见汉语对日语的影响。日本属于以中国为中心的汉字文化圈。但是，日语的基础词汇和汉语不对应。而在文法和音韵的特点方面，汉语是孤立语，而日语是黏着语。由于有以上区别，多不认为日语和汉语有系统的关联性。
爱努语虽然在语序（主宾谓语序）上和日语相似，但在文法和形态属和日语不同类型的多式综合语。在音韵构造上，爱努语没有清音、浊音的区别，有较多闭音节，这点和日语不同。虽有人指出日语在基础词汇上和爱努语类似，但例子并不充足。而两门语言较为相似的词汇中，有很多都是爱努语借用自日语的外来语[28]。在目前还缺乏能够证明两者有系统性关联的资料。
朝鲜语虽然在文法构造上有很多地方和日语相似，但基础词汇有很大不同。在音韵方面，虽然日语和朝鲜语都具有固有词汇开头不出现流音和元音和谐律等和上述的阿尔泰语系语言共同的类似点，但也有一些重大的不同，例如：朝鲜语有闭音节及复辅音的存在，没有清音、浊音的区别。虽然日语和朝鲜半岛的死语高句丽语在数词上有相似的词汇，然而高句丽语的实际情况人们所知甚少，目前还难以成为语系的判断依据。
另外在过去还有人认为日语和雷布查语、希伯来语是相同语系，但这些议论只停留在伪语言比较学的范畴内。
有学者认为琉球群岛（旧琉球王国）的语言是日本语的一种方言（琉球方言），也有学者认为其虽然和日语语系相同但是另外一门语言（琉球语），并将琉球语定位和日本语同属于日本语系、不同的研究者和机关对此看法有分歧、但一般语言学家因日本语与琉球语之间虽然很多共同词，讲琉球语的人和讲日本语的人不能互相听懂，所以将琉球语认为是其他一个语言，甚至将琉球语差别巨大的方言群分为大量不同的语言。
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