Hij begon zijn carrière als manga artiest en redacteur bij Young Magazine voordat hij als scenarioschrijver debuteerde met Magnetic Rose, een deel van de film Memories die uit drie anime-verhalen bestaat.
Als regisseur maakte hij in 1997 zijn debuutfilm Perfect Blue. Daarna volgde de films Millennium Actress (2001), Tokyo Godfathers (2003) en Paprika (2006) en de televisieserie Paranoia Agent (2004). Een vijfde film The Dream Machine is nog in productie.