Mini-flyweightEdit
Tanaka siirtyi ammattilaiseksi 18-vuotiaana vuonna 2013. Marraskuussa 2014 Tanaka voitti aiemmin lyömättömän Ryuji Haran kymmenennen erän teknisellä tyrmäyksellä (TKO) ja voitti OPBF: n minikärpässarjan mestaruuden. Seuraavassa ottelussaan Tanaka ratkaisi Julian Yedrasin (117-111, 117-111, 115-113) WBO: n minilentopallomestaruuden. Tanaka pitää hallussaan Japanin ennätystä maailmanmestaruuden voittamisesta vähiten otteluita (viisi), ylittäen Naoya Inouen hallussa olleen aiemman ennätyksen kuudesta ottelusta. Tanakan ainoa mestaruuspuolustaja minikärpässarjassa tuli Vic Saludaria vastaan, jonka hän tyrmäsi kuudennessa erässä saatuaan vasemman koukun vartaloonsa. Saludar kaatoi Tanakan kuudennessa erässä ja oli edellä kaikissa pistetaulukoissa ennen keskeytystä.
Junior-flyweightEdit
joulukuussa 2016 Tanaka haastoi entisen minilentosarjan tittelin haltijan Moisés Fuentesin WBO junior-flyweight-tittelistä. Tanaka hallitsi Fuentesia pudottaen hänet viidennessä erässä ennen kuin erotuomari Raul Caiz Jr keskeytti ottelun, jolloin Tanaka sai TKO: n voiton. Voiton myötä tanakasta tuli kaksinpelin maailmanmestari vain kahdeksassa ottelussa. Tanakan ensimmäinen puolustus tuli prospect Ángel Acostaa vastaan. Ensin mainittu voitti laajan yksimielisen päätöksen (UD) (117-110, 117-110, 116-111) ja pudotti Acostan kertaalleen. Acosta oli voittanut kaikki 16 edellistä otteluaan tyrmäyksellä.
Tanakan toinen puolustus tapahtui syyskuussa 2017 vähän tunnettua ottelijaa Palangpol CP Freshmartia vastaan. Tanaka oli otteluun lähtevä suuri suosikki, mutta Palangpol osoittautuisi Tanakan toistaiseksi kovimmaksi haastajaksi pudottamalla puolustavan mestarin kertaalleen ensimmäisellä kierroksella ja vaihtamalla edestakaisia yhdistelmiä ottelun loppuun. Jännittävän kamppailun jälkeen Tanaka sai vihdoin yliotteen yhdeksännessä erässä, kun hän kaatoi Palangpolin ja jatkoi isojen yhdistelmien laskeutumista haastajan kamppaillessa yhteyksistä. Lopulta erotuomari puuttui peliin ja keskeytti ottelun ajassa 1.52 yhdeksännessä erässä.
Tanaka oli aiemmin pyrkinyt ottelemaan joulukuussa WBA-liiton titteliottelussa Ryoichi Taguchia vastaan, mutta loukkaantumiset Palangpolia vastaan estäisivät häntä ottelemasta kyseisenä päivänä.
FlyweightEdit
joulukuussa 2017 Tanaka luopui juniorisarjan mestaruudestaan siirtyäkseen kärpässarjaan. Syyskuussa 2018 Tanaka voitti Sho Kimuran ja nappasi WBO-liiton kärpässarjan mestaruuden, mikä sivuaa Vasyl Lomatšenkon ennätystä tulla kolmiloikan maailmanmestariksi vain 12 ottelussa.
maaliskuussa 2019 Tanaka otteli entistä WBA: n, IBF: n, linealin ja Ringin junioreiden kärpässarjan mestaria ja kotimaista kilpailijaa Ryoichi Taguchia vastaan WBO-kärpässarjan mestaruutensa ensimmäisestä puolustuksesta yksipuolisessa ottelussa, jota katsojat kuvailivat ”vauhdikkaaksi”. Ottelun jälkeen Tanaka pahoitteli, ettei antanut tyrmäystä.
elokuussa 2019 Tanaka otteli Jonathon Gonzalezia vastaan hävittyään kaikki kolme tuomariäänin aina seitsemänteen erään asti, Tanaka antoi tylyn tyrmäyksen tehdäkseen toisen onnistuneen WBO-kärpässarjan mestaruutensa puolustamisen.
uudenvuodenaattona 2019 Tanaka otteli Wulan Tuolehazia vastaan, Tanaka antoi tylyn kolmannen erän tyrmäyksen yksipuolisen kamppailun jälkeen puolustaakseen WBO-kärpässarjan mestaruuttaan kolmannen kerran. Pian ottelun jälkeen hän luopui WBO: n kärpässarjan tittelistään ja ilmoitti aikovansa otella Kazuto Iokaa vastaan WBO: n Superpesiksen mestaruudesta.
Super-flyweightEdit
Kosei Tanakan on määrä otella WBO: n superlentosarjan mestaria Kazuto Iokaa vastaan uudenvuodenaattona 2020, kun hän yrittää voittaa neljän divisioonan Suurmestaruuden vähiten kamppailuja. Hänestä tulee myös toinen Japanin mestari, joka voittaa major-tittelin neljässä divisioonassa, jos hän voittaa, ensimmäinen on hänen vastustajansa Kazuto Ioka.
