L'indice Nikkei a chuté de 1,46% à 31 776,82, son plus bas niveau depuis le 8 juin et sa plus forte baisse quotidienne depuis le 3 août.
L'indice plus large Topix a glissé de 1,29% à 2 260,84.
"L'économie mondiale suscite de plus en plus d'inquiétudes, car les perspectives de la Chine, l'une des deux plus grandes économies du monde, sont sombres. Cela a eu un impact sur les actions japonaises à un moment où nous ne voyons pas beaucoup d'indices de mouvement du marché au Japon", a déclaré Shigetoshi Kamada, directeur général du département de recherche de Tachibana Securities.
Un large éventail de données chinoises a mis en évidence mardi l'intensification de la pression sur l'économie sur plusieurs fronts, ce qui a incité Pékin à réduire les taux directeurs pour soutenir l'activité.
"Le rapport sur l'abaissement de la note des banques américaines par Fitch a également affecté l'appétit pour le risque", a ajouté M. Kamada.
L'indice bancaire a perdu 2,29% après que les banques américaines, y compris JPMorgan Chase et Bank of America, ont chuté après un rapport selon lequel l'agence de notation Fitch pourrait dégrader plusieurs banques américaines.
Mitsubishi UFJ Financial Group a chuté de 2,94%, Sumitomo Mitsui Financial Group a perdu 1,56% et Mizuho Financial Group a glissé de 2,12%.
Fast Retailing, propriétaire de la marque Uniqlo, a perdu 1,87%, devenant ainsi le principal frein au Nikkei. L'investisseur technologique SoftBank Group a perdu 3,13 % et le fabricant d'équipements de fabrication de puces Tokyo Electron a perdu 1,14 %.
L'indice lié à l'énergie a baissé, les raffineurs chutant de 2,79%, devenant le plus mauvais élève parmi les 33 sous-indices industriels de la Bourse de Tokyo. Les explorateurs énergétiques ont perdu 2,25 %.
Le fabricant d'équipements de test de puces Advantest a augmenté de 1,1 %, apportant le plus grand soutien au Nikkei.