Ab 2011 war Kazuki Amagai international im Bahnradsport aktiv, seine Erfolge lagen vorrangig auf der der kontinentalen Ebene. Mehrfach stand er in der Disziplin Teamsprint mit wechselnden Partnern auf dem Podium. Bei den UCI-Bahn-Weltmeisterschaften 2012 erreichte er gemeinsam mit Seiichirō Nakagawa und Kazunari Watanabe Rang vier. 2019 sowie 2020 wurde er im Teamsprint mit Yudai Nitta und Tomohiro Fukaya Asienmeister. Beim zweiten Lauf des &lt;a href="Bahnrad-Weltcup%202018/19"&gt;Bahnrad-Weltcups 2018/19&lt;/a&gt; in Hongkong belegte er mit Nitta und Fukaya Rang zwei.