Mini-Poids mouches
Tanaka est devenu pro à l’âge de 18 ans en 2013. En novembre 2014, Tanaka bat Ryuji Hara, jusque-là invaincu, par ko technique au dixième round (TKO) pour remporter le titre OPBF des poids mi-mouches. Lors de son prochain combat, Tanaka a décidé Julian Yedras (117-111, 117-111, 115-113) de remporter le titre WBO des poids mi-mouches. Tanaka détient le record japonais pour avoir remporté un titre mondial dans le moins de combats (cinq), dépassant le précédent record détenu par Naoya Inoue de six combats. La seule défense de titre de Tanaka chez les poids mi-mouches est venue contre Vic Saludar, qu’il a éliminé au sixième round après un crochet du gauche au corps. Saludar a renversé Tanaka au sixième round et était en avance sur toutes les cartes de pointage avant l’arrêt.
Poids mi-mouches juniors
En décembre 2016, Tanaka a défié l’ancien tenant du titre des poids mi-mouches Moisés Fuentes pour le titre WBO des poids mi-mouches juniors. Tanaka a dominé Fuentes, le faisant tomber au cinquième round avant que l’arbitre Raul Caiz Jr n’arrête le combat, donnant à Tanaka une victoire par TKO. Avec cette victoire, Tanaka est devenu champion du monde des poids deux en seulement huit combats. La première défense de Tanaka est venue contre le prospect ÁnGel Acosta. Le premier a remporté une large décision unanime (UD) (117-110, 117-110, 116-111) et a abandonné Acosta une fois. Acosta avait remporté ses 16 combats précédents par ko.
La deuxième défense de Tanaka a eu lieu en septembre 2017 contre le combattant peu connu Palangpol CP Freshmart. Tanaka était un grand favori pour le combat, mais Palangpol s’avérerait être le challenger le plus difficile de Tanaka jusqu’à présent, abandonnant le champion en titre une fois au premier tour et échangeant des combinaisons aller-retour pour le reste du combat. Après un combat palpitant, Tanaka aurait finalement pris le dessus au neuvième round, alors qu’il renversait Palangpol et continuait à atterrir de grosses combinaisons alors que le challenger luttait pour se connecter. Finalement, l’arbitre est intervenu et a arrêté le combat à 1: 52 au neuvième round.
Tanaka avait déjà tenté un combat d’unification contre le tenant du titre WBA Ryoichi Taguchi en décembre, mais des blessures lors du combat contre Palangpol l’empêcheraient de combattre à cette date.
Poids mouches
En décembre 2017, Tanaka a quitté son titre junior des poids mouches pour passer à la division des poids mouches. En septembre 2018, Tanaka a battu Sho Kimura pour s’emparer du titre WBO des poids mouches, égalant le record de Vasyl Lomachenko de devenir triple champion du monde des poids mouches en seulement 12 combats.
En mars 2019, Tanaka a combattu l’ancien champion WBA, IBF, lineal et The Ring junior des poids mouches et rival national Ryoichi Taguchi pour la première défense de son titre WBO des poids mouches dans un combat à sens unique décrit comme « bourré d’action » par les spectateurs. Après le combat, Tanaka a regretté de ne pas avoir livré un ko.
En août 2019, Tanaka a combattu Jonathon Gonzalez après avoir perdu les trois tableaux de bord du juge menant au septième round, Tanaka a livré un ko brutal pour faire une deuxième défense réussie de son titre WBO des poids mouches.
La veille du Nouvel An 2019, Tanaka a combattu Wulan Tuolehazi, Tanaka a livré un ko brutal au troisième round après un combat à sens unique pour défendre son titre WBO des poids mouches pour la troisième fois. Peu de temps après le combat, il abandonne son titre WBO des poids mouches, annonçant qu’il avait l’intention de combattre Kazuto Ioka pour son titre WBO des poids super mouches.
Poids super-mouches
Kosei Tanaka combattra le champion WBO des poids super-mouches Kazuto Ioka le soir du Nouvel An 2020 pour tenter de remporter un titre majeur dans quatre divisions lors du moins de combats. Il deviendra également le deuxième champion japonais à remporter un titre majeur dans quatre divisions s’il est victorieux, le premier étant son adversaire, Kazuto Ioka.
