Mini-flyweightEdit
Tanaka 18 éves korában lett profi 2013-ban. 2014 novemberében Tanaka legyőzte a korábban veretlen Ryuji Harát a tizedik körös technikai kiütésen (TKO) keresztül, hogy megnyerje az OPBF mini légsúlyú címét. Következő küzdelmében Tanaka döntött Julian Yedras (117-111, 117-111, 115-113), hogy megnyerje a WBO mini légsúlyú címet. Tanaka tartja a japán rekordot, hogy világbajnoki címet nyert a legkevesebb küzdelemben (öt), meghaladva Naoya Inoue korábbi rekordját, amely hat harcot tartalmazott. Tanaka egyetlen címvédése a mini-légysúlyban Vic Saludar ellen jött, akit a hatodik fordulóban kiütött a test bal horogja után. Saludar a hatodik fordulóban leütötte Tanakát, a leállás előtt pedig minden eredménykártyán előrébb állt.
Junior-flyweightEdit
2016 decemberében Tanaka kihívta a korábbi mini-flyweight cím birtokosát mois ons Fuentes a WBO junior-flyweight címért. Tanaka uralta Fuentest, az ötödik fordulóba dobta Raul Caiz Jr játékvezető megállította a harcot, így Tanaka TKO győzelmet aratott. A győzelemmel Tanaka mindössze nyolc harcban kétsúlyú világbajnok lett. Tanaka első védekezése a Prospect ellen jött. Előbbi széles egyhangú döntést (UD) nyert (117-110, 117-110, 116-111), és egyszer elejtette Acostát. Acosta mind a 16 korábbi harcát kiütéssel nyerte meg.
Tanaka második védekezésére 2017 szeptemberében került sor a kevéssé ismert harcos ellen Palangpol CP Freshmart. Tanaka hatalmas favorit volt a harcban, de Palangpol Tanaka eddigi legkeményebb kihívójának bizonyul, az első fordulóban egyszer eldobja a címvédőt, és oda-vissza kombinációkat cserél a mérkőzés hátralévő részében. Egy izgalmas küzdelem után Tanaka végül megszerezte a fölényt a kilencedik fordulóban, amikor leütötte Palangpolt, és folytatta a nagy kombinációk leszállását, miközben a kihívó küzdött a csatlakozásért. Végül a játékvezető közbelépett, és 1:52-kor leállította a harcot a kilencedik fordulóban.
Tanaka korábban a WBA címvédő Ryoichi Taguchi decemberben, de a Palangpol elleni küzdelem során bekövetkezett sérülések megakadályoznák abban, hogy ezen a napon harcoljon.
FlyweightEdit
2017 decemberében Tanaka elhagyta junior-flyweight címét, hogy a flyweight divízióba költözzön. 2018 szeptemberében Tanaka legyőzte Sho Kimurát, hogy megszerezze a WBO légsúlyú címét, ami megegyezik Vasyl Lomachenkórekordja, hogy mindössze 12 harcban háromsúlyú világbajnok lett.
2019 márciusában Tanaka a korábbi WBA, IBF, lineal és a Ring junior flyweight bajnok és a hazai rivális Ryoichi Taguchi ellen harcolt a WBO flyweight címének első védelmében egy egyoldalú küzdelemben, amelyet a nézők “akciódúsnak” neveztek. A harc után Tanaka sajnálatát fejezte ki, hogy nem adott ki kiütést.
2019 augusztusában Tanaka harcolt Jonathon Gonzalez miután elvesztette mindhárom bíró eredménymutatóját a hetedik fordulóig, Tanaka brutális kiütést adott, hogy második sikeres védelmet nyújtson WBO légsúlyú címének.
Szilveszter 2019-ben Tanaka harcolt Wulan Tuolehazi, Tanaka brutális harmadik fordulós kiütést adott ki egy egyoldalú küzdelem után, hogy harmadik alkalommal megvédje WBO légsúlyú címét. Nem sokkal a viadal után elhagyta WBO légsúlyú címét, bejelentve, hogy harcolni kíván Kazuto Ioka az övéért WBO szuper légsúlyú cím.
Super-flyweightEdit
Kosei Tanaka a tervek szerint 2020 szilveszterén harcol a WBO szuper légysúlyú bajnokával, Kazuto Iokával, hogy a legkevesebb küzdelemben négy osztályban jelentős címet szerezzen. Ő lesz a második Japán bajnok is, aki négy osztályban fő címet nyer, ha győztes, az első ellenfele, Kazuto Ioka.
