幕府海軍に続き、1862年（文久2年）に創設された幕府陸軍も軍旗に日の丸を採用したことが、2年後の第二次長州征伐頃の幕府陸軍を描いた1864年10月8日付の英週刊新聞『イラストレイテド・ロンドン・ニュース』の挿絵より窺える。以降も幕府陸軍は日の丸を軍旗として使用していた[22]。

戊辰戦争においては、鳥羽・伏見の戦いの2日目の慶応4年1月4日に、薩長同盟に基づく薩摩藩と長州藩を中心とする軍勢が朝廷から「錦の御旗」を授けられて正式に官軍（天皇・皇室、朝廷の軍）になったのに対し[注 3]、それ以降の旧江戸幕府軍は賊軍・朝敵となり、戦局に決定的な影響を与えた。旧幕府方の彰義隊、会津藩（白虎隊など）、奥羽越列藩同盟の一部などは、自分たちの共通の旗として上述の「御国総標」たる日章旗を掲げて戦った[23]。
明治・大正から昭和初期・終戦まで松島での帝国検査中の進展。歌川広重 (3代目)（1876年）武内桂舟画 「東天紅」、1909年

明治維新により国家体制が一新した日本だが、国旗の変更は行われずそのまま使用が継続された。
商船規則

1870年2月27日（明治3年1月27日）制定の商船規則（明治3年太政官布告第57号）に「御國旗」として規定され、上述の幕府による「御国総標」を継承して日本船の目印として採用された。規格は現行とは若干異なり、縦横比は7対10、日章は旗の中心から旗竿側に横の長さの100分の1ずれた位置とされていた。この日を記念して国旗協会は国旗制定記念日を制定し、国旗掲揚の日としている。
陸軍御国旗陸軍御国旗の意匠

日本陸軍において、1870年6月13日（明治3年5月15日）制定の陸軍国旗章並諸旗章及兵部省幕提灯ノ印ヲ定ム（明治3年太政官布告第355号）に「陸軍御国旗（陸軍御國旗）」として旭日旗が定められた。
海軍御国旗

日本海軍については、1870年10月27日（明治3年10月3日）制定の太政官布告「海軍御旗章国旗章並諸旗章ヲ定ム」（明治3年太政官布告第651号）において、各種の旗章の一つとして艦尾に掲揚する海軍御国旗として白布紅日章が定められ、幕末から使用されていた日の丸が引き続き使用された。規格は現行と同じく、縦横比は2対3、日章は旗の中心とされていた。また、幕末には「国印」と呼ばれるようになっていた日の丸は、同布告のとおり、国際法にもとづいて「国旗」と呼ばれるようになった[13]。
国旗としての使用と法律制定の検討.mw-parser-output .tmulti .thumbinner{display:flex;flex-direction:column}.mw-parser-output .tmulti .trow{display:flex;flex-direction:row;clear:left;flex-wrap:wrap;width:100%;box-sizing:border-box}.mw-parser-output .tmulti .tsingle{margin:1px;float:left}.mw-parser-output .tmulti .theader{clear:both;font-weight:bold;text-align:center;align-self:center;background-color:transparent;width:100%}.mw-parser-output .tmulti .thumbcaption{background-color:transparent}.mw-parser-output .tmulti .text-align-left{text-align:left}.mw-parser-output .tmulti .text-align-right{text-align:right}.mw-parser-output .tmulti .text-align-center{text-align:center}@media all and (max-width:720px){.mw-parser-output .tmulti .thumbinner{width:100%!important;box-sizing:border-box;max-width:none!important;align-items:center}.mw-parser-output .tmulti .trow{justify-content:center}.mw-parser-output .tmulti .tsingle{float:none!important;max-width:100%!important;box-sizing:border-box;align-items:center}.mw-parser-output .tmulti .trow>.thumbcaption{text-align:center}}日の丸を抹消した1936年8月25日付夕刊の東亜日報

以後、日章旗は国旗として扱われるようになったが、「国旗」としての法的な裏付けは太政官布告のままであり、法律としては存在しなかった。1931年（昭和6年）2月、第59回帝国議会において全11条及び附則からなる「大日本帝国国旗法案」が衆議院議員石原善三郎により提案され、同年3月26日衆議院本会議において可決された。しかしながら貴族院送付後の3月28日、会期終了に伴う帝国議会閉会により審議未了廃案となり、続く第60回帝国議会に再提出されたものの衆議院解散により再度廃案となり、結局成立しなかった。
日章旗抹消事件

1936年（昭和11年）のベルリンオリンピックにおいては、大日本帝国外地の朝鮮出身の孫基禎が日本代表選手として男子マラソンに出場し優勝した際に、日本統治下の京城（現在のソウル）で創刊された東亜日報は日章旗を抹消した写真を掲載してそれを報じ、11か月の停刊処分を受けた（日章旗抹消事件）。
占領下における日章旗の掲揚禁止

1945年（昭和20年）、連合国軍総司令部（GHQ/SCAP）の指令により日章旗の掲揚が原則禁止された。この間、商船旗としては国際信号旗のE旗に基づいた旗が代用された。祝日に限定した特例としての日章旗掲揚許可を経て、1949年（昭和24年）1月1日にダグラス・マッカーサーは日本の国旗の使用を自由とする旨の声明を発表。これより正式に日章旗の自由掲揚が認められるようになった。
国旗国歌法以前の法令による扱い

第二次世界大戦後から1999年（平成11年）の国旗及び国歌に関する法律（国旗国歌法）制定までの間、「反・日の丸」を主張する勢力（日本教職員組合、日本共産党などの革新勢力）は、日章旗の国旗としての法的正当性に疑義を唱えてきた。これに対し日章旗を国旗と認める勢力（自民党、日本会議などの保守派）は、日章旗が日本国旗であることは一種の慣習法と考えられることなどを主張、その根拠として前出の商船規則、大喪中ノ国旗掲揚方のほかにも複数の法令の条文中に「国旗」の文字が使用され「日本国旗が存在することが当然の前提とされている」ことを挙げていた。国旗国歌法制定前の法律で日本国旗を意味する「国旗」の文字を含んでいた事例は次のとおり（当該条文は後に部分的に文言が改正されたものもあるがここでは初制定時のものを掲載。国会の審議を経ない命令（政令以下）での使用例は省略。旧字体新字置換）。

1899年：船舶法（明治32年法律第46号）第2条「日本船舶ニ非サレハ日本ノ国旗ヲ掲クルコトヲ得ス」ほか複数条項に登場

1948年：海上保安庁法（昭和23年法律第28号）第4条第3項「海上保安庁の船舶は、番号及び他の船舶と明らかに識別し得るような標識を附し、国旗及び海上保安庁の旗を掲げなければならない。」

1952年：保安庁法（昭和27年法律第265号）第83条第1項「保安庁の使用する船舶は、番号及び他の船舶と明らかに識別し得るような標識を付し、国旗及び長官の定める旗を掲げなければならない。」

1954年：自衛隊法（昭和29年法律第165号）第102条第1項「自衛艦その他の自衛隊の使用する船舶は、長官の定めるところにより、国旗及び第四条第一項の規定により交付された自衛艦旗その他の旗を掲げなければならない。」

1959年：商標法（昭和34年法律第127号）第4条第1項第1号「国旗、菊花紋章、勲章、褒章又は外国の国旗と同一又は類似の商標」