Det er Nord-Koreas første testskyting siden Donald Trump ble president i USA, og fant sted mens han har den japanske statsministeren Shinzo Abe er i landet og spiller golf på presidentens feriested i Florida.
Raketten ble sendt mot Det japanske hav.
Trump og Abe holdt i natt en felles pressekonferanse etter at nyheten ble kjent.
– Jeg vil at alle skal forstå at USA står bak Japan, ett hundre prosent. Takk, sa Trump i en kort uttalelse.
Abe omtalte testen som uakseptabel og oppfordret Nord-Korea til å følge FN-resolusjonene.
Skutt opp i morgentimene
Den amerikanske forsvarskommandoen U. S. Strategic Command (Stratcom) sier raketten trolig ikke var interkontinental og dermed ingen trussel for USA.
Oppskytingen fant sted ved byen Kusong nordvest i landet, melder AP.
Sørkoreanske myndigheter meldte tidlig søndag at missilet, som har en rekkevidde på mellom 1.000 og 3.000 kilometer, ble sendt opp litt før klokka åtte om morgenen, lokal tid, fra flybasen Banghyon.
- Les mer:
Landet i havet
Den japanske regjeringen bekrefter opplysningene. Talsperson Yoshihide Suga har uttalt til reportere at missilet ikke har truffet japansk territorium, men landet i havet et sted mellom de to landene.
Den japanske statsministeren Shinzo Abe er for øyeblikket i USA på besøk hos president Trump.
Akkurat hvilken type missil det dreier seg om er foreløpig ikke kjent, sier en talsperson for forsvarsdepartementet i Sør-Korea til AFP.
Innkalt til møte
Nyhetsbyrået Yonhap melder at militæret i Sør-Korea mistenker at det var en mellomdistanserakett av typen Musudan.
Nord-Korea testet i oktober to Musudan-raketter fra samme flybase.
Amerikanske og sørkoreanske militærmyndigheter vil analysere detaljer rundt rakettoppskytingen.
Det sørkoreanske sikkerhetsrådet har innkalt til møte.
Nord-Korea har siden 2006 vært under FN-sanksjoner på grunn av sine atomsprengninger og testing av ballistiske missiler.
