天皇という呼称は律令（「儀制令」）に規定があり、祭祀においては「天子」、詔書には「天皇」、華夷においては（国外にむけては）「皇帝」、臣下がすぐそばから呼びかける時には「陛下」、皇太子など後継者に譲位した場合は「太上天皇（だいじょうてんのう）」、外出時には「乗輿」、行幸時には「車駕」という7つの呼び方が定められているがこれらはあくまで書記（表記）に用いられるもので、どう書いてあっても読みは風俗（当時の習慣）に従って「すめみまのみこと」や「すめらみこと」等と称するとある（特に祭祀における「天子」は「すめみまのみこと」と読んだ）。
死没は崩御といい、在位中の天皇は今上天皇（きんじょうてんのう）と呼ばれ、崩御の後、追号が定められるまでの間は大行天皇（たいこうてんのう）と呼ばれる。配偶者は「皇后」。自称は「朕」。臣下からは「至尊」とも称された。
なお、奈良時代、天平宝字6年（762年）?同8年（764年）に神武から持統天皇までの41代、及び元明・元正天皇の漢風諡号である天皇号が淡海三船によって一括撰進された事が『続日本紀』に記述されているがこれは諡号（一人一人の名前）であって「天皇」という称号とは直接関係ない。
平安時代以降、江戸時代までは、みかど（御門、帝）、きんり（禁裏）、だいり（内裏）、きんちゅう（禁中）などさまざまに呼ばれた。「みかど」とは本来御所の御門のことであり、禁裏・禁中・内裏は御所そのものを指す言葉である。これらは天皇を直接名指すのをはばかった婉曲表現である。陛下（階段の下にいる取り次ぎの方まで申し上げます）も同様である。
また、 主上（おかみ、しゅじょう）という言い方も使われた。天朝（てんちょう）は天皇王朝をさす言葉だが、転じて朝廷、または日本国そのもの、もしくはまれに天皇をいう場合にも使う。すめらみこと、すめろぎ、すべらきなどとも訓まれ、これらは雅語として残っていた。また「皇后」は「中宮」ともいうようになった。
今上天皇は当今の帝（とうぎんのみかど）などとも呼ばれ、譲位した太上天皇は上皇と略称され、仙洞や院などともいった。出家すると太上法皇（略称:法皇）とも呼ばれた。光格天皇が仁孝天皇に譲位して以後は事実上、明治以降は制度上存在していない。これは現旧の皇室典範が退位に関する規定を設けず、天皇の崩御（死去）によって皇嗣が即位すると定めたためである。
大日本帝国憲法（明治憲法）において、はじめて天皇の呼称は「天皇」に統一された。ただし、外交文書などではその後も「日本国皇帝」が多く用いられ、国内向けの公文書類でも同様の表記が何点か確認されている（用例については別項「日本国皇帝」を参照）。
そのため、完全に「天皇」で統一されていたのではないようである（庶民からはまだ天子様と呼ばれる事もあった）。陸海軍の統帥権を有することから「大元帥陛下」とも言われた。口語ではお上、主上（おかみ、しゅじょう）、聖上（おかみ、せいじょう）、当今（とうぎん）、畏き辺り（かしこきあたり）、上御一人（かみごいちにん）、などの婉曲表現も用いられた。
なお、一般的に各種報道等において、天皇の敬称は皇室典範に規定されている「陛下」が用いられ、「天皇陛下」と呼ばれる。宮内庁などの公文書では「天皇陛下」のほかに、他の天皇との混乱を防ぐため「今上陛下」と言う呼称も用いる。会話における二人称では、前後関係から天皇であるか皇后であるかが明らかな場合に単に陛下と呼ぶことが多い。三人称として、敬称をつけずに「今の天皇」「現在の天皇」「今上天皇」と呼ばれることもあるが、近年では「お上」「聖上」などの婉曲表現で呼ぶことはまれである。
一部の出版物においては、今上天皇に対して、敬称を用いない三人称に「○○（元号）天皇」（例：「平成天皇｣）という称号を用いる事例が散見される。しかし、「○○（元号）天皇」はその天皇の崩御後に贈られる諡号になるため、本来的にいうならばこうした用法は誤りである。
英語における天皇を意味する言葉は、原則として大文字の E を用いたEmperor である。定冠詞（the）を付ける場合もあるが、その場合でも大文字の E という原則は崩れない（固有名詞扱いであるため）。今日、国際的に承認されている国家の元首で皇帝( ⇒Emperor)号を対外的に使用するのは、天皇のみである。天皇を言及する際に用いられる尊称は His Majesty であるが、His Imperial Majesty と記すこともあり、また略してH.M. と記す場合もある。天皇は男性であるため、Her Majesty は原則として「皇后」を意味するが、略号は天皇と同じくH.M. である。
「?天皇陛下」という場合、正式には His [Imperial] Majesty (the) Emperor の後に名前を記す。天皇皇后両陛下という場合は、Their [Imperial] Majesties Emperor and Empress となる。天皇に対する呼びかけは一般的に Your [Imperial] Majesty で、「皇帝としての威厳」に対して呼びかけるという形式になる。なお、天皇・皇后以外の皇族への尊称である殿下は、His/Her Imperial Highness であるが、この場合はImperial は省略できない。
歴史学などの分野では日本固有の存在としての天皇を強調する意味でTennoやMikadoと呼ぶこともままある。
朝鮮歴代王朝は長く中国歴代王朝の属国として存在しており、朝鮮半島が属していた中原王朝では「天子」・「皇帝」とは世界を治める唯一の者の称号であった。そのため朝鮮ではこのように天皇家の皇や帝を称することを認めず「倭王」「日本国王」等の称号を用いた。
近世に入って日清戦争に勝利した大日本帝国の清への要求により、朝鮮は清国の冊封体制から離脱し大韓帝国となると華夷秩序の関係が崩れ、近代的国際社会の一員となった事によって初めて日本の天皇を皇帝と称した。その後の大日本帝国統治下では天皇の称号が用いられた。
朝鮮半島独立後は、英語で天皇を意味する「Emperor」の訳語を踏襲せず「日本国王」（日王）という称号を用いてこれに倣い「皇室」を「王室」、「皇太子」を「王世子」と呼んだ。その後「天皇」と言う称号が一般的に使用されるようになり、「皇室/王室」、「皇太子/王世子」に関しては同等に用いていた。
この原因として韓国の「小中華主義」の他、朝鮮が清国の冊封体制から自立した後、大韓帝国と改称して憚りなく皇帝を称するようになったのに日本により再び「皇帝」から「王」に格下げされたことに対する報復であると指摘する説もある。