Uppskjutningen ägde rum vid 5-tiden på onsdagsmorgonen, svensk tid. Det är landets 14:e i ordningen hittills i år.
"En ballistisk robot avfyrades av Nordkorea i dag klockan 12.03 (lokal tid) från nära Sunan mot Japanska havet," skriver Sydkorea och tillägger att landets militär håller beredskapsställning och bevakar situationen i samarbete med USA.
Det är oklart vilken typ av robot som sköts upp. Enligt den sydkoreanska bedömningen flög den ungefär 47 mil, med en maxhöjd på 78 mil. Japan bedömer att den flög något längre och något högre.
Japans premiärminister Fumio Kishida är på besök i Rom och kommer att ta upp robottestet när han träffar Italiens premiärminister Mario Draghi på onsdagen. Han beskriver testet som oacceptabelt.
Ett av Nordkoreas tester i år var av en interkontinental robot, med förmodad förmåga att nå ända till USA:s fastland. Den uppskjutningen bröt mot landets egenutfärdade moratorium för tester av så avancerade vapen.
USA och Sydkorea har den senaste tiden varnat för att Nordkorea har trappat upp sina kärnvapenambitioner. Analytiker bedömer att Kim Jong-Un vill sätta press på USA för att blåsa nytt liv i de helt frysta förhandlingarna länderna emellan.