Graduat (1977) a la Universitat de Tokushima, treballà a la Nichia Corporation fins el 1999. En aquesta empresa obtingué, independentment d'Isamu Akasaki i Hiroshi Amano, el díode electroluminescent (LED) emprant un mètode propi i el 1993 inventà un mètode, comercialitzat aquest mateix any, per a la producció en massa de LED blancs d’alta lluminositat, caracteritzats per la seva eficiència, resistència i versatilitat en aplicacions altres que l’emissió de llum (com ara l’esterilització i l’emmagatzematge de dades). L’any següent obtingué el doctorat per la Universitat de Tokushima. El 1999 fou nomenat professor d’enginyeria a la Universitat de Califòrnia, on ha continuat les investigacions en noves fonts de llum, entre les quals destaca el LED blau. Els LED són emprats en les pantalles planes de nova generació en els telèfons mòbils. Amb el làser blau hom ha desenvolupat també el DVD d’alta definició. El 2006 li fou atorgat el premi Millennium, considerat el Nobel de la tecnologia. Ha compartit amb Isamu Akasaki i Hiroshi Amano els premis de l’Institut dels Enginyers Electrònics i Elèctrics (1996), el Takeda (2002) i el Nobel de física (2014).