日本語が記された最も早い資料は3世紀の魏志倭人伝である。「卑奴母離」（鄙守、夷守、ヒナモリ）などの役職名や固有名詞の語彙が見られる。日本列島で記されたものとしては471年銘の稲荷山古墳鉄剣に「獲加多支鹵」（ワカタケル）などの固有名詞や役職名がある。しかし長い文章の記されたものは量的に十分でないことが知られている。

奈良時代ごろになってからの資料としては『万葉集』や『古事記』『日本書紀』の歌謡など韻文資料が大部分を占め、散文資料は正倉院仮名文書（甲・乙2通。現存）や、『続日本紀』所載宣命、『延喜式』『台記』所載の祝詞などにとどまる。そのほか木簡も近年各地で発掘・資料整理が進んでおり、事務処理用文書、和歌、メモなど様々な種類があり、これらも上代日本語の資料に加えられる。
文字・表記「万葉仮名」も参照

文字は漢字のみであり、平仮名・片仮名はまだなかった。従って漢字を用いて日本語を表記した。その際、漢字の意味を用いる方法と、漢字の音だけを用いる方法とがあり、後者は万葉仮名と呼ばれる用法である。両者は用途に応じて混用されることが多いが、万葉仮名のみで綴られた文章や万葉仮名を用いない変体漢文で綴られた文章もある。万葉仮名のみを用いたものには、『古事記』『日本書紀』等の中にある歌謡や『万葉集』の一部、「正倉院仮名文書」と呼ばれる消息などがある。万葉仮名を用いないものには、『法隆寺薬師仏造像記』、『古事記』の本文などのほか、『万葉集』の「略体歌」と呼ばれる表記がある。両者を折衷したものの中には、助詞・助動詞・活用語尾などを小書きにした「宣命体」という表記もある。
万葉仮名のみ一字一音式の例


安良多末能 等之由伎我敝理 波流多々婆 末豆我夜度尓 宇具比須波奈家（あらたまの としゆきがへり はるたたば まづわがやどに うぐひすはなけ）

略体歌の例


恋為 死為物 有者 我身千遍 死反（こひするに しにするものに あらませば わがみはちたび しにかへらまし）

宣命書の例


日嗣止定賜弊流皇太子爾授賜久止宣（日嗣と定め賜へる皇太子に授け賜はくと宣る）（適宜送り仮名を施した）

万葉仮名の用法には音読みを用いた「音仮名」と訓読みを用いた「訓仮名」とがあり、前者の方が早く後者は遅れて成立した。一字一音だけでなく、「兼（けむ）」「越（おと）」「金鶴（かね・つる）」のように漢字一字で日本語の二音節を表したものもある。また「金風」で「あきかぜ」と訓むような特殊な読み（義訓）や、「十六」で「しし」（16＝4×4）、「山上復有山」で「いで」（山の上にまた山＝出）と訓むような言葉遊び的な表記（戯書）もある。
語彙

オックスフォード・NINJAL上代語コーパス（ONCOJ)「オックスフォード大学と国立国語研究所」に語彙表が存在する[2]。
音韻論「上代特殊仮名遣」および「日琉祖語」も参照
母音体系

現代日本語の母音体系は5つの音素からなるが、上代日本語においては万葉仮名の分析から、現代日本語でイ段の「キ・ヒ・ミ」、エ段の「ケ・ヘ・メ」、オ段の「コ・ソ・ト・ノ・モ・ヨ・ロ」にあたる各音とその濁音がそれぞれ2種類に書き分けられていたことが知られている。このことから、上代日本語の母音体系にはi, e, o の各母音がそれぞれ2種類ずつ使い分けられており、一子音につき合計8種の音節が使い分けられていたと考えられる。また中古早期と同様ア行のエ(e)とヤ行のエ(ye)に区別があり、中古と同様ワ行のヰ・ヱ・ヲ(wi, we, wo)とア行のイ・エ・オ(i, e ,o)も対立があった。

松本克己に代表されるオ甲乙を条件異音とする現代と同じ5母音（7対立）説[3]もかつてはあったが、院政期アクセントをも含んだ最小対の存在からもはや受け入れられていない[4]。上代特殊仮名遣の音価の推定については上代特殊仮名遣を参照のこと。

上代特殊仮名遣の主な転写法としては、以下があげられる。（甲類でも乙類でもないものを森博達に倣って一類と呼ぶ。英語では neutral などと呼ばれる）

上代特殊仮名遣の主な転写法[5]甲乙イェールフレレスヴィッグ & ホイットマン大野修正マティアス・ミラー下付き数字仮名表記
イ甲yiiiii?片仮名
イ乙iywiiii?平仮名
イ一iiiii片仮名
エ甲yeyeeee?片仮名
エ乙eyeeee?平仮名（ヘは変体仮名）
エ一eeeee片仮名
オ甲wowoooo?片仮名
オ乙o?oooo?平仮名
オ一ooooo片仮名

子音体系

[6]

唇音舌頂音硬口蓋音軟口蓋音
無声阻害音*p*t*s *k
前鼻音化した有声阻害音*mb*?d*?z *??
鼻音*m*n  
接近音/はじき音*w*?*j 

上記のごとく音素目録は非常に単純であり、現代日本語と大差ないが、音価については異なった点がある。

ハ行/p/の子音は奈良時代には [p] であったとする説が現在一般的である。

サ行/s/の子音は現代の[s]のような摩擦音ではなく[?]・[?]などの破擦音であった可能性がある。

サ行子音は音素上は/t?s/であり、異音が以下のように立ったという説もある[7]。しかし、21世紀初頭の当時最新の中古音に基づいた音価の推定である Miyake (2003) では破擦音の異音は完全に否定されている[8]。

母音語頭語中
i, et???
それ以外t?ss


タ行・ダ行は、チ・ツ・ヂ・ヅについても現代語のような破擦音ではなく、[t]・[?d]であった。 すなわち、チはティ、ツはトゥ、ヂはンディ、ヅはンドゥに近い発音がされていた。

音素配列論
音節表
和歌の字余りの傾向からヤ行イとワ行ウが存在したとする説がある。[9]ホ甲乙を認める研究者もあるが、これに関して詳しくは上代特殊仮名遣を参照。中古音からア行オは乙類相当として再構音を当てられるので便宜上乙類においた。

ア段イ段ウ段エ段オ段
甲類乙類甲類乙類甲類乙類
ア行aiueo
カ行kaki?ki?kuke?ke?ko?ko?
クヮ行kwa[注 2]なしなしなしなし
サ行sasisuseso?so?
タ行tatituteto?to?
ナ行naninuneno?no?
ハ行papi?pi?pupe?pe?po(?)po(?)
マ行mami?mi?mume?me?mo?mo?
ヤ行ya(yi)yuyeyo?yo?
ラ行rarirurero?ro?
ワ行wawi(wu)wewo

濁音ア段イ段ウ段エ段オ段
甲類乙類甲類乙類甲類乙類
ガ行gagi?gi?guge?ge?go?go?
ザ行zazizuzezo?zo?
ダ行dadidudedo?do?
バ行babi?bi?bube?be?bo(?)bo(?)

音節構造は基本的に(C)Vであり、母音は語頭でのみ単独で出現することができた[注 3]。漢字音の影響を受けて音便と呼ばれる一連の音韻変化が生じるよりも前の時代であり、撥音（ン）・促音（ッ）は存在せず、拗音（ャ・ュ・ョで表されるような音）や二重母音（ai, au, eu など）[注 4]も基本的に存在しなかった[注 5]。また、借用語を除けば、濁音およびラ行音は語頭には立ち得なかったとされる[注 6]。
文法

(地の文の甲乙は下付き数字で表示し、時代別国語大辞典上代編を参照した。)

動詞の活用の種類はほぼ中古日本語と同じだが、中古に下一段の「蹴る」の「け-」は、上代には「くゑ-」と下二段に活用するので下一段活用はなかった。