Avfyrningen av vapnet kommer i ett läge där Seoul och Washington kraftigt pumpat upp sitt försvarssamarbete och spänningen mellan Nord- och Sydkorea ökat.
Tidigare i år meddelade Washington att en kärnvapenbestyckad ubåt ska anlöpa en sydkoreansk hamn, utan att då närmare specificera tidpunkten.
Men en grupp (Nuclear Consultative Group) som då bildades mellan länderna för att behandla kärnvapenfrågor höll sitt första möte på tisdagen. Då meddelades också att för första gången sedan 1981 har en kärnvapenbestyckad amerikansk ubåt anlöpt hamnen i Busan.
Den sydkoreanska militären rapporteras fortfarande analysera vad det var för slags robot som det rörde sig om under tisdagen.
Enligt den japanska kustbevakningen kan det ha rört sig om två robotar, skriver den japanska nyhetsbyrån Kyodo.
För mindre än en vecka sedan avfyrade Nordkorea en ballistisk långdistansrobot mot samma havsområde. Den avskjutningen övervakades av den nordkoreanske diktatorn Kim Jong-Un personligen.