Am Ende des Jahres 2006 verkündete Red Bull KTM, dass der Japaner Tomoyoshi Koyama einer ihrer Nummer 1 Fahrer in der 125cc-WM ist. Damals wechselten Mika Kallio und Julian Simon in die 250cc-Klasse. Koyama hatte damit die Möglichkeit die Werksmaschine zu bekommen, nachdem er zwei Jahre darauf hatte warten müssen. Bereits 2005 war man auf ihn aufmerksam geworden, als er den Rookie des Jahres Preis gewann und Achter in der Gesamtwertung wurde. Aber 2006 hatte er, beim Versuch an seine Erfolge anzuknüpfen, mit Verletzungen zu kämpfen.

2007 bestätigte er jedoch das Vertrauen, das KTM ihm bis dahin zugestanden hatte. Er konnte seinen ersten WM-Sieg in Katalonien holen – Teamkollege Randy Krummenacher wurde Zweiter - und fügte noch Podestplätze in England, Deutschland und Malaysia hinzu. Im Gesamtklassement wurde er Dritter.

Koyama fuhr auch 2008 für KTM, als ISPA KTM Aran-Fahrer, dem zweiten Werksteam von KTM, aber das Jahr stellte sich als Enttäuschung heraus. Er fiel auf Rang 17 zurück und konnte kein einziges Mal auf das Podest fahren. 2009 lief es mit seinem neuen Team Loncin Racing sogar noch schlechter für Tomoyoshi. Er kam sieben Mal nicht ins Ziel und rutschte mit nur einem Top-10-Ergebnis auf Rang 24 der Gesamtwertung ab. 2010 versucht der Fahrer aus Kanagawa sein Glück beim Racing Team Germany.