ธปท. มีความร่วมมือกับญี่ปุ่นมาอย่างยาวนาน ซึ่งรวมถึงความร่วมมือกับกระทรวงการคลังญี่ปุ่น ธนาคารกลางญี่ปุ่น และ Financial Services Agency แห่งประเทศญี่ปุ่น
ธปท. ได้มีความตกลงทวิภาคีว่าด้วยการแลกเปลี่ยนเงินตราฉบับใหม่กับธนาคารกลางญี่ปุ่น ในฐานะตัวแทนของกระทรวงการคลังญี่ปุ่น ตั้งแต่ปี 2544 เพื่อให้ความช่วยเหลือทางการเงินซึ่งกันและกัน ในกรณีที่ประเทศประสบปัญหาขาดสภาพคล่องระยะสั้นหรือปัญหาดุลการชำระเงิน โดยภายใต้ความตกลงนี้ ธนาคารกลางทั้งสองประเทศสามารถแลกเปลี่ยนเงินตราสกุลท้องถิ่นของตน (ได้แก่ สกุลบาทหรือเยน) เป็นเงินดอลลาร์ สรอ. และไทยสามารถเลือกแลกเปลี่ยนเงินบาทเป็นสกุลเงินเยนได้นอกเหนือจากดอลลาร์ สรอ. ด้วย โดยมีวงเงินสูงสุดคือ 3,000 ล้านดอลลาร์ สรอ. หรือเทียบเท่า
เมื่อวันที่ 9 มีนาคม 2561 ธปท. กระทรวงการคลังญี่ปุ่นและธนาคารแห่งประเทศไทยได้ลงนามในบันทึกความร่วมมือว่าด้วยเรื่องการจัดตั้งกรอบความร่วมมือในการส่งเสริมการใช้เงินสกุลท้องถิ่น เพื่อส่งเสริมการใช้เงินสกุลท้องถิ่นในการค้าและการลงทุน ด้วยการสนับสนุนให้มีการกำหนดอัตราแลกเปลี่ยนเงินบาทและเงินเยนโดยตรง และการซื้อขายเงินตราระหว่างธนาคารพาณิชย์ทั้งสองสกุล (interbank trading)
นอกจากนี้ เมื่อ 31 มีนาคม 2563 ธปท. ได้ลงนามความตกลงทวิภาคีว่าด้วยการแลกเปลี่ยนเงินตราสกุลท้องถิ่นกับธนาคารกลางญี่ปุ่น เพื่อเสริมความแข็งแกร่งให้เสถียรภาพระบบการเงินของทั้งสองประเทศ และส่งเสริมการใช้เงินสกุลท้องถิ่น โดยธนาคารกลางทั้งสองประเทศสามารถทำธุรกรรมแลกเปลี่ยนเงินสกุลท้องถิ่นระหว่างกัน เพื่อเข้าเสริมสภาพคล่องเงินสกุลบาทและเยนให้กับธนาคารพาณิชย์ของตนในการทำธุรกรรมระหว่างประเทศ โดยมีวงเงินสูงสุด 240,000 ล้านบาท หรือ 800,000 ล้านเยน
ในด้านการกำกับดูแลสถาบันการเงิน ธปท. ได้ลงนามใน Exchange of Letters for Cooperation ว่าด้วยการกำกับดูแลสถาบันการเงินกับ Financial Services Agency แห่งประเทศญี่ปุ่น ซึ่งมีวัตถุประสงค์เพื่อยกระดับความร่วมมือในการกำกับดูแลสถาบันการเงินที่ประกอบธุรกิจอยู่ในทั้งสองประเทศให้มีประสิทธิภาพ และสอดคล้องกับมาตรฐานการกำกับดูแลสถาบันการเงินสากล (Basel Core Principles for Banking Supervision)