Im Straßenradsport erfolgte die Qualifikation für die Straßenrennen über die Amerika-, Asien- und Amerikameisterschaften 2019 sowie über die UCI Nationenwertung, die am 27. Oktober 2019 veröffentlicht wurde. Zudem standen der japanischen Delegation als Gastgeber sowohl bei den Männern als auch bei den Frauen zwei Quotenplätze zu. Für die beiden Einzelzeitfahren qualifizierten sich die 15 besten Nationen dieser Nationenwertung und die besten 10 Nationen der UCI-Straßen-Weltmeisterschaften 2019. Pro Nation dürfen beim Einzelzeitfahren maximal zwei Athleten pro Nation antreten.
Im Bahnradsport erfolgte die Qualifikation ebenfalls über eine Nationenwertung. Diese wurde am 2. März 2020 nach den UCI-Bahn-Weltmeisterschaften 2020 bekanntgegeben und basierte auf dem Zeitraum zwischen 2018 und 2020.
Die Quotenplätze für die Mountainbike-Wettbewerbe wurden ebenfalls über eine Nationenwertung vergeben. Diese sollte am 28. Mai 2020 veröffentlicht werden. Jedoch wurde durch die COVID-19-Pandemie der Qualifikationszeitraum geändert. Als neuer Termin wurde der 16. Mai 2021 festgelegt. Zudem wurden noch wenige Plätze über die Afrika-, Amerika- sowie Asienmeisterschaften 2019 und die Mountainbike-Weltmeisterschaften 2019 vergeben. Wie bei den Straßenrennen steht Japan auch hier jeweils ein Startplatz zu.
Auch bei den BMX-Wettbewerben erfolgte die Qualifikation größtenteils über eine Nationenwertung und die entsprechenden Weltmeisterschaften. Auch hier erhielt Japan pro Wettkampf einen Quotenplatz.