Ökedjan Kurilerna går mellan det japanska fastlandet och halvön Kamtjatka som tillhör Ryssland.
Området har länge varit omtvistat mellan de två länderna och Japan menar att de fyra sydligaste öarna är deras territorium.
Tidigare i veckan var president Vladimir Putin på besök på en av öarna som av Ryssland kallas Iturup. Besöket på ön, som Japan kallar Etorofu, fick premiärministern att rasa.
Sanae Takaichi säger att det var ”helt oacceptabelt” och att relationen mellan dem surnat, rapporterar BBC.
– Putins resa har försämrat Japans inställning till Ryssland, säger hon.
Konflikten om Kurilerna spåras årtionden tillbaka. Vid andra världskrigets slut annekterade Ryssland öarna och deporterade 17 000 japaner därifrån. Det var den främsta anledningen till att länderna aldrig undertecknade ett fredsavtal med varandra.
”Sårar japanska folket”
Takaichi säger nu att Putins resa dit ”sårar det japanska folkets känslor” och är oförenligt med ”Japans konsekventa hållning gentemot de norra territorierna”.
”Jag hoppas att Ryssland kommer att ta vikten av denna fråga på största allvar”, skriver Takaichi i ett uttalande.
Det är inte första gången Ryssland markerar mot Japan om öarna. Förra månaden seglade både kinesiska och ryska fartyg genom en remsa mellan öarna i en ”gemensam patrull”. Ryssarna har också genomfört militärövningar nära öarna flera gånger, vilket lett till japanska fördömanden, skriver BBC.