W 2007 roku Katō wziął udział w mistrzostwach świata w Sapporo, gdzie był ósmy w sztafecie, a w startach indywidualnych plasował się na przełomie trzeciej i czwartej dziesiątki. Dwa lata później, podczas mistrzostw świata w Libercu wspólnie z Yūsuke Minato, Akito Watabe i Norihito Kobayashim osiągnął największy sukces w swojej karierze zdobywając złoty medal w sztafecie. Po skokach Japończycy zajmowali dopiero piąte miejsce, tracąc do prowadzących Francuzów 24 sekundy. Na trasie biegu zdołali wyprzedzić wszystkich rywali, choć na metę biegnący na ostatniej zmianie Kobayashi wpadł razem z reprezentantem Niemiec. O kolejności zdecydowała fotokomórka, strata Niemców wyniosła mniej niż sekundę; trzecie miejsce zajęli Norwegowie ze startą 3.6 sekundy. Indywidualnie Taihei zajął 27. miejsce w starcie masowym i 23. miejsce w Gundersenie. Podczas mistrzostw świata w Oslo w 2011 roku startował tylko na dużej skoczni indywidualnie zajmując 25. miejsce, a w sztafecie był piąty. Startował ponadto na igrzyskach olimpijskich w Vancouver w 2010 roku zajmując szóste miejsce w drużynie oraz miejsca pod koniec trzeciej dziesiątki w startach indywidualnych.