Il nipponico è un prodotto del vivaio Red Bull MotoGP Academy e nel 2006 diventa il più giovane pilota giapponese a vincere una gara nella categoria cadetta. Nel 2011 è presente come wildcard in Moto2™ in occasione del GP del Giappone mentre nel 2012 difende i colori della scuderia Italtrans. Rimane nella formazione italiana anche nel 2013 divenendo una delle stelle stagionali con tre pole position, quattro secondi e un terzo posto. Nel 2014 passa in Idemitsu Honda Team Asia centrando il podio a Misano nella stagione successiva.

Resta legato alla formazione anche nel 2016 e 2017, annate di belle prestazioni e l’anno seguente passa in MotoGP™ nel team LCR Honda. È protagonista di un’ottima stagione e la sua crescita è grande come dimostra fin dai primi test precampionato. Nel 2019 è confermato nel progetto di Lucio Cecchinello e nel campionato successivo diventa l'uomo di punta HRC nella classe regina a causa dell’assenza di Marc Marquez. Nessun cambio per il 2021 che lo vede portare a casa come miglior risultato un quarto posto nel GP di Spagna. Nel 2022, sempre con il team LCR Honda IDEMITSU, ottiene tre top ten nella prima metà della stagione, ma la seconda parte è influenzata dagli infortuni: salta diverse gare. Nel 2023 prosegue in sella alla RC213V del team di Cecchinello: stagione complicata nella quale ottiene un ottavo posto come miglior risultato, ma strappa la conferma nel team IDEMITSU Honda LCR.