Carriera In singolare, ha raggiunto una finale WTA al Japan Women's Open Tennis nel 2017, persa contro la kazaka Zarina Dijas. Ha raggiunto il suo best-ranking il 15 gennaio 2018, alla posizione nº 141.
In doppio, ha vinto 4 titoli, il più importante dei quali al Premier di Tokyo nel 2018 assieme a Makoto Ninomiya; negli slam, ha raggiunto come miglior risultato la semifinale all'Australian Open 2017, raggiunta con la connazionale Eri Hozumi. Ha colto il suo best-ranking nell'ottobre 2023, raggiungendo la 27ª posizione mondiale.
Il torneo di maggior rilievo della sua carriera è il Roland Garros 2023, in cui partecipa nel doppio con l'indonesiana Aldila Sutjiadi. Durante il match di ottavi di finale contro la coppia composta da Sara Sorribes Tormo e Marie Bouzkova, Kato restituisce, colpendola a gioco fermo con la racchetta, una palla che finisce sulla nuca di una raccattapalle nella metà campo opposta. A seguito dell'intervento del supervisor la coppia nipponico-indonesiana viene squalificata, ma l'episodio riceve grande attenzione da parte di addetti ai lavori e appassionati, poiché riaccende il dibattito, sorto nel più celebre precedente con protagonista Novak Djokovic agli US Open 2020, sull'adeguatezza della regola applicata e sul margine di tolleranza previsto. Il torneo parigino ha però un inaspettato lieto fine per Kato che nel doppio misto vince assieme a Tim Pütz il suo primo titolo Major.
Nel circuito ITF, ha vinto 4 titoli in singolare e 13 titoli in doppio in carriera.
Fa parte della squadra giapponese di Fed Cup, dove vanta un record di 6 vittoria e 1 sconfitta.
Ha vinto una medaglia di bronzo ai XVIII Giochi asiatici del 2018 a Giacarta insieme a Makoto Ninomiya.
Statistiche WTA Singolare Sconfitte (1) Legenda Grande Slam (0) Argenti Olimpici (0) WTA Finals (0) WTA Elite Trophy (0) Dal 2009 al 2020 Dal 2021 Premier Mandatory (0) WTA 1000 (0) Premier 5 (0) Premier (0) WTA 500 (0) International (1) WTA 250 (0)
N.DataTorneoSuperficieAvversaria in finalePunteggio 1. 17 settembre 2017 Japan Women's Open, Tokyo Cemento Zarina Dijas 2-6, 5-7
Doppio Vittorie (6) Legenda Grande Slam (0) Ori Olimpici (0) WTA Finals (0) WTA Elite Trophy (0) Dal 2009 al 2020 Dal 2021 Premier Mandatory (0) WTA 1000 (0) Premier 5 (0) Premier (1) WTA 500 (0) International (1) WTA 250 (4)
N.DataTorneoSuperficieCompagnaAvversarie in finalePunteggio 1. 10 aprile 2016 Katowice Open, Katowice Eri Hozumi Valentina Ivachnenko Marina Mel'nikova 3-6, 7-5, [10-8] 2. Pan Pacific Open, Tokyo Sintetico (i) 6-4, 6-4 3. 8 gennaio 2023 Auckland Open, Auckland Cemento Aldila Sutjiadi Leylah Fernandez Bethanie Mattek-Sands 1-6, 7-5, [10-4] 4. 26 agosto 2023 Cemento Aldila Sutjiadi Nicole Melichar-Martinez Ellen Perez 5. 4 febbraio 2024 Thailand Open, Hua Hin Cemento Aldila Sutjiadi Guo Hanyu Jiang Xinyu 6-4, 1-6, [10-7] 6. 19 luglio 2026 Athens Open, Atene Cemento Chan Hao-ching Maia Lumsden Tang Qianhui 7-6(3), 4-6, [10-7]
Sconfitte (12) Legenda Grande Slam (0) Argenti Olimpici (0) WTA Finals (0) WTA Elite Trophy (1) Dal 2009 al 2020 Dal 2021 Premier Mandatory (0) WTA 1000 (2) Premier 5 (0) Premier (0) WTA 500 (1) International (5) WTA 250 (3)
N.DataTorneoSuperficieCompagnaAvversarie in finalePunteggio 1. 14 febbraio 2016 Taiwan Open, Kaohsiung Cemento Eri Hozumi Chan Hao-ching Chan Yung-jan 4-6, 3-6 2. 7 gennaio 2018 Auckland Open, Auckland Cemento Eri Hozumi Sara Errani Bibiane Schoofs 5-7, 1-6 3. Japan Women's Open, Hiroshima Cemento Eri Hozumi Zhang Shuai 2-6, 4-6 4. 13 ottobre 2019 Tianjin Open, Tientsin Cemento Nao Hibino Shūko Aoyama Ena Shibahara 3-6, 5-7 5. 8 marzo 2020 Monterrey Open, Monterrey Cemento Wang Yafan Kateryna Bondarenko Sharon Fichman 6-4, 3-6, [7-10] 6. 23 luglio 2022 Terra rossa Aldila Sutjiadi Sophie Chang Angela Kulikov 3-6, 6-4, [6-10] 7. 9 ottobre 2022 Jasmin Open, Monastir Cemento Angela Kulikov Kristina Mladenovic Kateřina Siniaková 2-6, 0-6 8. 29 ottobre 2023 WTA Elite Trophy, Zhuhai Aldila Sutjiadi Beatriz Haddad Maia Veronika Kudermetova 3-6, 3-6 9. 23 giugno 2024 Birmingham Classic, Birmingham Erba Zhang Shuai Hsieh Su-wei Elise Mertens 1-6, 3-6 10. 22 settembre 2024 Korea Open, Seul Cemento Zhang Shuai 1-6, 0-6 11. 30 marzo 2025 Miami Open, Miami Cemento Cristina Bucșa Mirra Andreeva Diana Šnajder 12. 5 ottobre 2025 China Open, Pechino Cemento Fanny Stollár Sara Errani Jasmine Paolini 7-6(1), 3-6, [2-10]
Doppio misto Vittorie (1) Legenda Australian Open (0) Open di Francia (1) Torneo di Wimbledon (0) US Open (0) Ori Olimpici (0)
N.DataTorneoSuperficieCompagnoAvversari in finalePunteggio 1. 8 giugno 2023 Open di Francia, Parigi Terra rossa Tim Pütz Bianca Andreescu Michael Venus 4-6, 6-4, [10-6]
Circuito WTA 125 Doppio Vittorie (3) N.DataTorneoSuperficieCompagnaAvversarie in finalePunteggio 1. 25 novembre 2016 Hawaii Open, Honolulu Cemento Eri Hozumi Nicole Gibbs Asia Muhammad 6(3)-7, 6-3, [10-8] 2. 20 agosto 2022 Vancouver Open, Vancouver Cemento Asia Muhammad Tímea Babos Angela Kulikov 6-3, 7-5 3. 14 marzo 2026 Austin Open, Austin Cemento Chan Hao-ching Isabelle Haverlag Sabrina Santamaria 6-2, 6-3
Sconfitte (1) N.DataTorneoSuperficieCompagnaAvversarie in finalePunteggio 1. 14 maggio 2022 Clarins Open, Parigi Terra rossa Oksana Kalašnikova Beatriz Haddad Maia Kristina Mladenovic 7-5, 4-6, [4-10]
Statistiche ITF Singolare Vittorie (4) Torneo $100.000 (0) Torneo $80.000 (0) Torneo $75.000 (0) Torneo $60.000 (1) Torneo $50.000 (0) Torneo $25.000 (3) Torneo $15.000 (0) Torneo $10.000 (0)
N.DataTorneoSuperficieAvversaria in finaleScore 1. 24 maggio 2015 Karyizawa Yonex Open, Karuizawa Sintetico Makoto Ninomiya 7-6(5), 5-7, 6-1 2. 18 luglio 2015 Chang ITF Thailand Pro Circuit Bangkok, Bangkok Cemento Nigina Abduraimova 7–5, 6–2 3. 27 marzo 2016 ACT Clay Court International, Canberra Terra rossa Anna Bondár 6–4, 7-6(3) 4. 25 dicembre 2022 All Japan Indoor Tennis Championships, Kyoto Cemento (i) Yuriko Miyazaki 6-4, 2-6, 6-2
Sconfitte (4) Torneo $100.000 (0) Torneo $80.000 (0) Torneo $75.000 (0) Torneo $60.000 (0) Torneo $50.000 (0) Torneo $25.000 (3) Torneo $15.000 (0) Torneo $10.000 (1)
N.DataTorneoSuperficieAvversaria in finaleScore 1. 4 agosto 2013 Pro Tennis Classic Fort Worth, Fort Worth Cemento Lauren Embree 6–3, 1–6, 1–3 rit. 2. 31 maggio 2015 Bankaltim Women's Circuit, Balikpapan Cemento Lu Jiajing 4-6, 4-6 3. 25 ottobre 2015 Hamanako Tokyu Cup, Hamamatsu Sintetico Shūko Aoyama 2–6, 1–6 4. 13 novembre 2022 Yokohama Keio Challenger Women's International Tennis Tournament, Yokohama Cemento Han Na-lae 5-7, 0-6
Doppio Vittorie (13) Torneo $100.000 (1) Torneo $80.000 (1) Torneo $75.000 (1) Torneo $60.000 (0) Torneo $50.000 (0) Torneo $25.000 (5) Torneo $15.000 (2) Torneo $10.000 (3)
N.DataTorneoSuperficieCompagnaAvversarie in finaleScore 1. 11 settembre 2011 Yusa Open, Kyoto Sintetico (i) Riko Sawayanagi Kazusa Ito Tomoko Taira 6–4, 7–6(5) 2. 21 ottobre 2012 Gosen Cup, Makinohara Sintetico Eri Hozumi Monique Adamczak Caroline Garcia 7–6(6), 6–3 3. 14 settembre 2013 Yusa Open, Kyoto Sintetico (i) Hiroko Kuwata Mana Ayukawa Emi Mutaguchi 6-4, 6-2 4. 4 luglio 2014 Chang ITF Thailand Pro Circuit Bangkok, Bangkok Cemento Akiko Ōmae Kamonwan Buayam Nungnadda Wannasuk 6-0, 6-0 5. 3 aprile 2015 Chang ITF Thailand Pro Circuit Bangkok, Bangkok Cemento Nao Hibino Miyabi Inoue Akiko Ōmae 6-4, 6-2 6. 23 maggio 2015 Karyizawa Yonex Open, Karuizawa Sintetico Rika Fujiwara Mana Ayukawa Makoto Ninomiya 6-2, 6-0 7. 13 giugno 2015 Kashiwa Open, Kashiwa Cemento Akiko Ōmae Mana Ayukawa Makoto Ninomiya 6–2, 5–7, [10–8] 8. 20 giugno 2015 Incheon Women's Challenger, Incheon Cemento Kotomi Takahata Choi Ji-hee Kim Na-ri 4–6, 6–3, [10–7] 9. 7 maggio 2016 Kangaroo Cup, Gifu Cemento Eri Hozumi Hiroko Kuwata Ayaka Okuno 6-1, 6-2 10. 6 maggio 2017 Kangaroo Cup, Gifu Cemento Eri Hozumi Katy Dunne Julia Glushko 6-4, 6-2 11. 12 maggio 2017 SMA Cup Sant'Elia, Roma Terra rossa Eri Hozumi Ekaterine Gorgodze Melanie Stokke 6-1, 6-4 12. 17 agosto 2019 Vancouver Open, Vancouver Cemento Nao Hibino Naomi Broady Erin Routliffe 6-2, 6-2 13. 12 febbraio 2022 Magic Tours, Monastir Cemento Kisa Yoshioka Kristina Dmitruk Inès Ibbou 6-4, 7-5
Sconfitte (13) Torneo $100.000 (2) Torneo $80.000 (0) Torneo $75.000 (0) Torneo $60.000 (2) Torneo $50.000 (1) Torneo $25.000 (1) Torneo $15.000 (3) Torneo $10.000 (4)
N.DataTorneoSuperficieCompagnaAvversarie in finaleScore 1. 15 settembre 2012 Yusa Open, Kyoto Sintetico (i) Misaki Mori Nao Hibino Emi Mutaguchi 4-6, 3-6 2. 5 gennaio 2013 Sunrise Aluminium Women's Circuit, Hong Kong Cemento Eri Hozumi Tian Ran Tang Haochen 2–6, 1–6 3. 12 gennaio 2013 Sunrise Aluminium Women's Circuit, Hong Kong Cemento Eri Hozumi Xin Wen Li Yihong 6–4, 1–6, [10–12] 4. 21 settembre 2013 Cairns Tennis International, Cairns Cemento Yurina Koshino Isabella Holland Sally Peers 6(2)–7, 6–4, [7–10] 5. 1º marzo 2014 Chang ITF Thailand Pro Circuit Nonthaburi, Nonthaburi Cemento Yuuki Tanaka Nungnadda Wannasuk Varunya Wongteanchai 2–6, 2–6 6. 12 aprile 2014 Melbourne Park Tennis International, Melbourne Terra rossa Yuuki Tanaka Jessica Moore Aleksandrina Najdenova 5-7, 7-6(5), [7-10] 7. 28 luglio 2014 Wuhan World Tennis Tour, Wuhan Cemento Makoto Ninomiya Han Xinyun Zhang Kailin 4-6, 2-6 8. 27 marzo 2016 ACT Clay Court International, Canberra Terra rossa Eri Hozumi Ashleigh Barty Arina Rodionova 7-5, 3-6, [7-10] 9. 21 ottobre 2017 Suzhou Ladies Open, Suzhou Cemento Eri Hozumi Jacqueline Cako Nina Stojanović 6-2, 5-7, [2-10] 10. 24 marzo 2018 ACT Clay Court International, Canberra Terra rossa Makoto Ninomiya Priscilla Hon Dalila Jakupovič 4-6, 6-4, [7-10] 11. 23 gennaio 2021 Artengo Open Series, Adalia Terra rossa Haine Ogata Victoria Bosio Gabriela Cé 4-6, 3-6 12. 8 maggio 2021 LTP Charleston Pro Tennis, Charleston Terra verde Eri Hozumi Caty McNally Storm Sanders 5-7, 6-4, [6-10] 13. 16 maggio 2021 FineMark Women's Pro Tennis Championship, Bonita Springs Terra verde Eri Hozumi Erin Routliffe Aldila Sutjiadi 3-6, 6-4, [6-10]
Grand Slam Junior Doppio Sconfitte (1) Tornei del Grande Slam Australian Open (1) Open di Francia (0) Torneo di Wimbledon (0) US Open (0)
N.DataTorneoSuperficieCompagnaAvversarie in finalePunteggio 1. 29 gennaio 2011 Australian Open, Melbourne Cemento Eri Hozumi An-Sophie Mestach Demi Schuurs 2-6, 3-6
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