In augustus 2013 nam Hozumi voor het eerst deel aan het WTA-circuit, op het toernooi van Suzhou, samen met de Chinese Han Xinyun – zij bereikten de finale, die zij verloren van Tímea Babos (Hongarije) en Michaëlla Krajicek (Nederland). In 2016 won zij haar eerste WTA-titel, op het toernooi van Katowice, aan de zijde van landgenote Miyu Kato – in de finale versloegen zij de Russinnen Valentina Ivachnenko en Marina Melnikova. Zes weken later speelde zij voor het eerst op een grandslamtoernooi op Roland Garros, samen met landgenote Nao Hibino – zij bereikten de tweede ronde. Diezelfde zomer nam zij deel aan de Olympische Spelen in Rio de Janeiro – samen met Misaki Doi bereikte zij de tweede ronde. Een tweede WTA-titel kwam op het laatste toernooi van 2016, op Hawaï, met Miyu Kato aan haar zijde. Met dezelfde partner bereikte zij op het Australian Open 2017 de halve finale. Daarmee kwam zij binnen op de top-30 van de wereldranglijst. Tot op heden(augustus 2021) won zij vier WTA-titels, de meest recente in 2021 in Chicago, geflankeerd door de Thaise Peangtarn Plipuech.