Mini-flyweightEdit
Tanaka przeszedł na zawodowstwo w wieku 18 lat w 2013 roku. W listopadzie 2014, Tanaka pokonał wcześniej niepokonanego Ryuji Hara przez techniczny nokaut w dziesiątej rundzie (TKO), zdobywając tytuł opbf mini-flyweight. W kolejnej walce Tanaka pokonał Juliana Yedrasa (117-111, 117-111, 115-113), zdobywając tytuł WBO w wadze mini. Tanaka jest rekordzistą Japonii w zdobyciu tytułu mistrza świata w najmniejszej liczbie walk (pięć), przewyższając poprzedni rekord naoyi Inoue z sześciu walk. Jedyną obroną tytułu Tanaki w mini-flyweight był pojedynek z Vicem Saludarem, którego znokautował w szóstej rundzie po lewym sierpowym. Saludar znokautował Tanakę w szóstej rundzie i wyprzedził wszystkich zawodników przed przerwą.
Junior-flyweightEdit
w grudniu 2016 roku Tanaka zmierzył się z byłym posiadaczem mini-wagi muszej Moisésem Fuentesem o tytuł WBO junior-flyweight. Tanaka zdominował Fuentesa, rzucając go w piątej rundzie, zanim sędzia Raul Caiz Jr przerwał walkę, dając Tanace zwycięstwo przez TKO. Dzięki wygranej Tanaka został mistrzem świata w wadze dwumeczu w zaledwie ośmiu walkach. Pierwszą obronę Tanaki obronił przed Ángelem Acostą. Ten pierwszy wygrał szeroką jednogłośną decyzją (UD) (117-110, 117-110, 116-111) i raz przegrał z Acostą. Acosta wygrał wszystkie 16 swoich poprzednich walk przez nokaut.
druga obrona Tanaki miała miejsce we wrześniu 2017 roku przeciwko mało znanemu zawodnikowi Palangpol CP Freshmart. Tanaka był wielkim faworytem w walce, ale Palangpol okazał się najcięższym rywalem Tanaki do tej pory, odrzucając broniącego tytułu raz w pierwszej rundzie i wymieniając kombinacje w przód iw tył na resztę walki. Po emocjonującej walce, Tanaka w końcu zyskał przewagę w dziewiątej rundzie, gdy znokautował Palangpola i nadal lądował w dużych kombinacjach, gdy pretendent starał się połączyć. Ostatecznie sędzia wkroczył i przerwał walkę o 1: 52 w dziewiątej rundzie.
Tanaka już w grudniu próbował walki unifikacyjnej z posiadaczem tytułu WBA Ryoichi Taguchi, ale kontuzje podczas walki z Palangpolem uniemożliwiły mu walkę w tym dniu.
FlyweightEdit
w grudniu 2017 roku Tanaka opuścił tytuł junior-flyweight, aby przejść do dywizji flyweight. We wrześniu 2018 Tanaka pokonał Sho Kimurę, zdobywając tytuł WBO w wadze muszej, wyrównując rekord Wasyla Łomaczenki w walce o tytuł mistrza świata w wadze muszej w zaledwie 12 walkach.
w marcu 2019 Tanaka walczył z byłym mistrzem WBA, IBF, lineal i The Ring junior Flyweight Championem i krajowym rywalem Ryoichi Taguchi o pierwszą obronę tytułu WBO flyweight w jednostronnej walce opisanej jako „pełna akcji” przez widzów. Po walce Tanaka wyraził ubolewanie, że nie wykonał nokautu.
w sierpniu 2019, Tanaka walczył z Jonathonem Gonzalezem po przegranej przez wszystkich trzech sędziów w siódmej rundzie, Tanaka poddał się brutalnemu nokautowi, by po raz drugi skutecznie obronić swój tytuł WBO.
w Sylwestra 2019, Tanaka walczył z Wulanem Tuolehazim, Tanaka pokonał przez brutalny nokaut w trzeciej rundzie po jednostronnej walce o tytuł WBO po raz trzeci. Krótko po walce zrezygnował z tytułu WBO flyweight, ogłaszając, że zamierza walczyć z Kazuto Ioką o tytuł WBO super flyweight.
Waga superciężkaedit
Kosei Tanaka ma walczyć z mistrzem WBO w wadze superciężkiej Kazuto Ioką w Sylwestra 2020, próbując zdobyć główny tytuł w czterech dywizjach w najmniejszej liczbie walk. Zostanie także drugim Mistrzem Japonii, który zdobędzie tytuł mistrzowski w czterech dywizjach, jeśli zwycięży, a pierwszym z nich będzie jego przeciwnik, Kazuto Ioka.
