Zen Mitani intègre le monde de la course à l'âge de trois ans en assistant au Grand Prix du Japon à Motegi avec son père avant d'avoir l'occasion de piloter une moto pour la première fois. Avec le soutien de sa famille, Mitani gravit les échelons des Championnats japonais et est sélectionné pour rejoindre l'Asia Talent Cup en 2023. Le jeune homme décroche six podiums lors de sa première saison et termine cinquième du classement général, ce qui suscite de grandes attentes pour l'année suivante. Vainqueur à sept reprises, le pilote japonais domine l'Asia Talent Cup 2024. Au cours de cette période, il fait également ses débuts dans le Championnat du Monde FIM JuniorGP™ à Misano avant d'être titulaire en 2025. Le jeune homme se classe régulièrement dans le top 10 lors de sa deuxième saison, courant parallèlement en Red Bull Rookies Cup, où il signe deux podiums. En 2025, Mitani est appelé pour participer au Grand Prix d'Indonésie Moto3™ et se prépare désormais à rejoindre la catégorie en tant que titulaire sous les couleurs de Honda Team Asia pour la saison 2026.