日本語の系統は明らかでなく、解明される目途も立っていない。いくつかの理論仮説があるが、いまだ総意を得るに至っていない。
アルタイ諸語に属するとする説は、明治時代末から特に注目されてきた。その根拠として、古代の日本語（大和言葉）において語頭にr音（流音）が立たないこと、一種の母音調和[11]がみられることなどが挙げられる。ただし、アルタイ諸語に属するとされるそれぞれの言語自体、互いの親族関係が証明されているわけではな、したがって、古代日本語に上記の特徴がみられることは、日本語が類型として「アルタイ型」の言語であるという以上の意味をもたない。
南方系のオーストロネシア語族とは、音韻体系や語彙に関する類似も指摘されているが、語例は十分ではなく、推定・不確定の例を多く含む。関連性は不明であるといわざるをえない。
ドラヴィダ語族との関係を主張する説もあるが、これを認める研究者は少ない。大野晋は日本語が語彙・文法などの点でタミル語と共通点をもつとの説を唱えるが、比較言語学の方法上の問題から批判が多い（「タミル語」も参照）。
個別の言語との関係についていえば、中国語、とりわけ古典中国語は、古来、漢字・漢語を通じて日本語の表記や、語彙・形態素に強い影響を与え、拗音等の音韻面での影響や、書面語における古典中国語の文法・語法の模倣を通じた文法・語法・文体の影響も見られた。日本は、中国を中心とする漢字文化圏に属する。ただし、基礎語彙は対応せず、また文法的・音韻的特徴は、中国語が孤立語であるのに対し日本は膠着語であり、日本語には声調がないなど、全く異なるため、系統的関連性は認められない。
アイヌ語は、語順（SOV語順）において日本語と似るものの、文法・形態は類型論的に異なる抱合語に属し、音韻構造も有声・無声の区別がなく閉音節が多いなどの相違がある。基礎語彙の類似に関する指摘もあるが、例は不十分である。一般に似ているとされる語の中には、日本語からアイヌ語への借用語が多く含まれるとみられる目下のところは系統的関連性を示す材料は乏しい。
朝鮮語は、文法構造に類似点が多いものの、基礎語彙が大きく相違する。音韻の面では、固有語において語頭に流音が立たないこと、一種の母音調和がみられることなど、上述のアルタイ諸語と共通の類似点がある一方で、閉音節や二重子音（中期朝鮮語の場合）が存在するなど大きな相違もある。朝鮮半島の死語である高句麗語とは、数詞など似る語彙もあるといわれるが、高句麗語の実態はほとんど分かっておらず、現時点では系統論上の判断材料にはなりがたい。
また、レプチャ語・ヘブライ語などとの同系論も過去に存在したが、ほとんど偽言語比較論の範疇に収まる。
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琉球列島（旧琉球王国領域）の言葉は、日本語の一方言（琉球方言）とする場合と、日本語と系統を同じくする別言語（琉球語）とし、日本語とまとめて日本語族とする意見があるが、研究者や機関によって見解が分かれる