Kamionobe maakte op 1 augustus 2009 haar debuut in het Japans vrouwenvoetbalelftal tijdens een vriendschappelijke wedstrijd tegen Frankrijk. Zij nam met het Japans elftal deel aan de wereldkampioenschappen vrouwenvoetbal in 2011 en zij speelde de wedstrijd tegen Zweden. Japan behaalde goud op de wereldkampioenschappen. Zij nam met het Japans elftal deel aan de wereldkampioenschappen vrouwenvoetbal in 2015. Zij speelde twee wedstrijden tegen Kameroen en Ecuador. Japan behaalde zilver op de wereldkampioenschappen. Ze heeft 34 interlands voor het Japanse vrouwenelftal gespeeld en scoorde daarin twee keer.