Lors de la Coupe d'Asie des Nations 2015, il inscrit un but face à la Jordanie lors des phases de groupe et le Japon termine premier de son groupe. Le Japon ne parvient pas à s'imposer lors des quarts de finale face aux Émirats Arabes Unis et est contraint d'aller à la séance de tirs au but. Sixième tireur pour le Japon, Kagawa rate son pénalty, ce qui disqualifiera le Japon.