Kazunari Watanabe ist auf die Kurzzeitdisziplinen im Bahnradsport spezialisiert. Mehrfach belegte er im Teamsprint Podiumsplätze bei Weltcup-Rennen. 2004 errang er in dieser Disziplin Silber in Moskau, ebenso 2005 in Sydney. 2006 folgte Gold bei den Asienspielen in Doha, gemeinsam mit Kazuya Narita und Yudai Nitta. 2008 in Kopenhagen folgte erneut Silber. 2010 belegte er im Teamsprint bei den Asienspielen in Guangzhou Platz zwei, mit Narita und Nitta. Bei den UCI-Bahn-Weltmeisterschaften 2011 in Apeldoorn wurde er mit Nitta und Kazuka Amagai Zehnter, im Jahr darauf bei der WM in Melbourne mit Amagai und Seiichiro Nagakawa Vierter. Ebenfalls 2012 wurde er Asienmeister im Sprint.