Tim asuhan Tite mendominasi untuk waktu yang lama dalam laga yang digelar saat hujan lebat di Stadion Nasional New Japan.
Brasil menyia-nyiakan beberapa peluang sebelum tendangan penalti Neymar akhirnya memecah kebuntuan pada menit ke-77.
Kemenangan itu berarti Selecao telah memenangkan lima pertandingan berturut-turut, dan tidak pernah kalah sejak Juli ketika mereka dikalahkan oleh Argentina di final Copa America.
Kedua tim datang dengan kemenangan besar terakhir kali, dengan Jepang mengalahkan Paraguay 4-1 pada hari Kamis, sementara Brasil mengalahkan Korea Selatan 5-1 pada hari yang sama.
Brasil hampir memimpin saat pertandingan berjalan 2 menit saat permainan apik antara Vinicius Junior dan Neymar berakhir dengan backheling terakhir ke Lucas Paqueta, yang membentur tiang setelah menembakkan bola ke gawang Jepang yang dijaga Shuichi Gonda.
Jepang memiliki periode peluang di babak pertama di mana mereka menyebabkan beberapa masalah bagi tim Tite, dengan Takumi Minamino melakukan serangan, tetapi Brasil segera memperkuat dominasi mereka saat mereka menciptakan lebih banyak peluang.
Casemiro seharusnya membuat tim tamu unggul pada menit ke-26 tetapi hanya bisa mengarahkan sundulan dari tendangan bebas Raphinha yang melewati mistar gawang.
Setelah itu, tendangan Neymar ditepis oleh Gonda dan tendangan bebas Raphinha yang ditepis langsung melebar ke kiri.
Gabriel Martinelli dan Gabriel Jesus dimasukkan tepat setelah satu jam dan penyerang Arsenal itu hampir membuat dampak langsung.
Tetapi hanya bisa mengarahkan tembakannya melebar dari tiang jauh setelah bola ditepis untuknya oleh Casemiro.
Satu-satunya peluang nyata tuan rumah terjadi pada menit ke-72, ketika Junya Ito melepaskan tembakan dengan tendangan voli ke tiang jauh.
Brasil mendapat hadiah penalti tak lama setelah pemain pengganti lain, Richarlison, dilanggar oleh Wataru Endo dan Neymar mengecoh Gonda ke arah yang salah dari titik penalti untuk memenangkannya.