In 1997 maakte Naoko Takahashi haar debuut op de marathon van Osaka, waarin zij zevende werd. Dat jaar nam ze ook deel aan de wereldkampioenschappen in Athene, waar ze dertiende werd op de 5000 m. Het was het opstapje voor haar ultieme prestatie in Sydney. Een jaar later volgde haar internationale doorbraak met haar overwinning in de marathon van Nagoya in de nationale recordtijd van 2:25.48. Ze werd er tevens Japans kampioene mee. Wereldberoemd werd Takahashi vervolgens door haar overwinning op de vrouwenmarathon tijdens de Olympische Spelen van Sydney in 2000. Yoshio Koide: 'Aan de hand van de trainingstijden kan ik heel goed, vaak op de seconde nauwkeurig, voorspellen welke tijden ze gaan lopen en hoe ze er conditioneel voorstaan. Tien dagen voordat ze moest lopen in Sydney, wist ik zeker dat Naoko Takahashi olympisch goud ging winnen. Dat heb ik haar ook verteld en het maakte haar bijzonder ontspannen.' Takahashi liep in Sydney een olympisch record van 2:23.14 en bleek hittebestendig, een eigenschap waarvan zij twee jaar eerder tijdens de Aziatische Spelen (goud in 2:21.47) ook al blijk had gegeven.