Erste internationale Erfahrungen sammelte Shunya Takayama bei den Juniorenweltmeisterschaften 2012 in Barcelona, bei denen er mit 14,06 s in der ersten Runde ausschied. 2017 wurde er bei den Asienmeisterschaften in Bhubaneswar in 13,65 s Vierter und qualifizierte sich für die Weltmeisterschaften in London, bei denen er mit 13,65 s im Vorlauf ausschied. Im Jahr darauf nahm er erstmals an den Asienspiele in Jakarta teil und gewann dort in 13,48 s die Bronzemedaille hinter dem Chinesen Xie Wenjun und Chen Kuei-ru aus Taiwan. 2019 wurde er bei den Asienmeisterschaften in Doha in 13,59 s Vierter. Bei den IAAF World Relays in Yokohama gewann er gemeinsam mit Ayako Kimura, Masumi Aoki und Taiō Kanai die Silbermedaille in der erstmals ausgetragenen Hürden-Pendelstaffel. Im August lief er mit 13,25 s Nationalrekord, den er 2021 wieder an Taiō Kanai verlor. Er qualifizierte sich auch für die Weltmeisterschaften in Doha, bei denen er mit 13,58 s im Halbfinale ausschied.