Tras haber finalizado décimo cuarto en el campeonato All Japan de 125cc en 2007, al año siguiente Hiroki Ono terminó tercero en la clasificación del mismo certamen subiendo al podio en la ronda de Suzuka. En 2009 era de nuevo tercero, pero conseguía su primera victoria. Otros dos podios le llevarían a liderar el campeonato, pero sus discretos resultados en la parte final de la temporada le impidieron culminar el trabajo. Su llegada al Campeonato del Mundo se produce en 2011, pero después de disputar cuatro carreras era sustituido por el francés Alexis Masbou. En 2013 volvía a disputar la temporada en la misma categoría, pero no conseguiría puntuar en todo el año. En 2014 sí lo conseguiría, pero apenas cinco puntos le permitieron terminar el año en la posición 26. Su mejor temporada hasta el momento ha sido la de 2015 con el equipo Leopard Racing, demostrando cierto talento que ha menudo quedaba ensombrecido por las caídas. Su mejor resultado llegaba en la carrera final en Valencia, donde terminaba en octava posición. En 2016 volverá a competir sobre una Honda, en esta ocasión integrado en el equipo Honda Team Asia.