In der Saison 2015/16 holte Takagi mit Siegen jeweils in der Teamverfolgung in Inzell und zwei in Heerenveen ihre ersten Weltcupsiege. Zudem wurde sie in Heerenveen Dritte im Massenstart. Bei den Einzelstreckenweltmeisterschaften 2016 in Kolomna gewann sie die Bronzemedaille im Massenstart und die Silbermedaille in der Teamverfolgung. Anfang März 2016 wurde sie bei der Mehrkampfweltmeisterschaft in Berlin Sechste. In der Saison 2016/17 holte sie fünf Weltcupsiege, davon zwei im Einzel und errang zudem zweimal den zweiten und dreimal den dritten Platz. Sie erreichte damit den dritten Platz im Weltcup über 1500 m und jeweils den zweiten Rang im Weltcup über 1000 m und im Gesamtweltcup. Im Februar 2017 holte sie bei den Einzelstreckenweltmeisterschaften in Gangwon die Bronzemedaille über 1500 m und die Silbermedaille in der Teamverfolgung. Bei den nachfolgenden Winter-Asienspielen in Obihiro gewann sie die Silbermedaille über 1000 m und jeweils die Goldmedaille über 1500 m, 3000 m und im Massenstart. Bei der der Mehrkampfweltmeisterschaft Anfang März 2017 in Hamar wurde sie Dritte. In der folgenden Saison siegte sie zehnmal im Weltcup, davon sechsmal im Einzel und gewann damit den Gesamtweltcup und den Weltcup über 1500 m. Beim Saisonhöhepunkt, den Olympischen Winterspielen 2018 in Pyeongchang, holte sie in der Teamverfolgung die Goldmedaille, über die 1500-Meter-Distanz die Silbermedaille sowie über die 1000-Meter-Distanz die Bronzemedaille. Im März 2018 gewann sie bei der Mehrkampfweltmeisterschaft in Amsterdam die Goldmedaille.