Mitoma anotó el segundo tanto de su equipo, después de que Hiroki Ito abriera el marcador en el minuto 22.
Después, Mitoma dio una asistencia a Junya Ito pasada la hora de juego, antes de que Daizen Maeda anotara el cuarto para terminar una semana exitosa, tras haber aplastado a El Salvador por 6-0 cinco días antes.
Christofer Gonzales anotó el tanto de la consolación para Perú, que llegó a Osaka tras haber ganado por 1-0 a Corea del Sur en Seúl.
Perú jugó con el veterano (39 años) Paolo Guerrero en ataque.
Gianluca Lapadula estuvo cerca de lograr el empate 1-1 en el primer tiempo para Perú, con un remate que se marchó fuera.
Al propio Lapadula se le anuló un gol por fuera de juego, que podría haber supuesto el 2-1 en contra en ese momento.
Pero en el segundo tiempo, Japón se destacó definitivamente en el marcador.
"Perú tiene un ránking mundial similar al nuestro y es un equipo potente en Sudamérica, por lo que fue un buen test para nosotros", afirmó el seleccionador japonés, Hajime Moriyasu, cuando los nipones disputarán la Copa de Asia dentro de siete meses.
"Derrotar a un buen equipo sudamericano así, nos da confianza", añadió.