7歳の時に柔道を始めた。小学校3年からは66kg級世界チャンピオンの海老沼匡も在籍していた野木町柔道クラブの所属となった。小学校5年の時にはその年に新設された全国小学生学年別柔道大会40kg級の初代チャンピオンとなった。翌年はこの大会の45kg級で優勝して2連覇を達成した。東海大相模中学3年の時には全国中学校柔道大会で優勝した。東海大相模高校1年の時には16歳以下の世界一を決める大会である世界カデに出場して優勝した。2年の時にはインターハイ60kg級で優勝を果たしたが、全日本ジュニアでは2位に終わった。3年の時にはインターハイで2連覇すると全日本ジュニアでも優勝した。そして世界ジュニアでは優勝を果たした。その直後の講道館杯では、準決勝で世界2位の平岡拓晃に一本勝ちして、決勝でも国士舘大学の川端龍相手に先に有効2つ取ってリードするも、小内刈で逆転の一本負けを喫して2位に終わり、高校生での優勝はならなかった。12月のグランドスラム・東京では準々決勝で2009年の世界チャンピオンであるゲオルグリー・ザンタラヤから技ありを取って勝つが、準決勝で山本浩史に合技で敗れて3位にとどまった。2012年には東海大学に進学すると、5月のグランドスラム・モスクワでは、3回戦で世界チャンピオンであるウズベキスタンのリショド・ソビロフを2-1の判定で破ると、決勝ではモンゴルのダワードルジ・トゥムルフレグから小内刈で技ありを取るなどしてIJFグランプリシリーズで初優勝を飾った。12月のグランドスラム・東京では、決勝で了徳寺学園の石川裕紀を肩車で破って初優勝を飾った。2013年2月には新ルールとなって最初の大会となったグランドスラムパリに出場すると、決勝で韓国のチャン・ジンミンを隅落で破るなど、オール一本勝ちで今大会初優勝を飾った。2013年5月の体重別では準決勝で了徳寺学園の川端に巴投で敗れて3位に終わったものの、実績で世界選手権代表に選ばれた。世界ランキング上位選手で競われるワールドマスターズでは優勝を飾った。8月の世界選手権では、準決勝で韓国の金源鎮に合技で一本勝ちすると、決勝でモンゴルのダシダワー・アマルトゥブシンを指導2で破り、20歳で世界一に輝いた。また今回の優勝で、全日本代表監督であり大学の先輩にあたる井上康生に続いて2人目となる、小中高それぞれで全国大会を制覇しての世界チャンピオンとなった。さらに、世界カデ（16歳以下）、世界ジュニア（19歳以下）の年代別カテゴリでそれぞれ優勝して、シニアの世界選手権でも優勝した最初の選手となった。グランドスラム・東京では決勝で金源鎮に肩車で一本勝ちして優勝を飾った。2014年1月にはECCO柔道チームチャレンジ2014 ヨーロッパ対アジアにアジアチームの一員として出場した。ロンドンオリンピックで優勝したアルセン・ガルスチャンと対戦すると、小内刈で有効と指導2を取り、中盤には大外刈を決めて圧勝した。4月の選抜体重別では決勝で石川を技ありで破って今大会初優勝を飾り、世界選手権代表に選出された。6月のグランプリ・ブダペストでは決勝でグルジアのアミラン・パピナシビリを移腰で破って優勝を飾った。今回の勝利によって国際大会では8大会連続優勝となった。8月にロシアで開催された世界選手権では、準決勝で地元ロシアのベスラン・ムドラノフと対戦した。先に有効を取られるが得意の大腰で技ありを取り返したものの、それがジュリーの指示で有効に格下げされた。続いて浮落で有効ポイントをあげるも、これまたジュリーの指示でポイント自体が取り消された。その後に場外に出たとのことで指導を受けてポイントでリードされることになった。しかし、2度目の有効ポイントが取り消されてリードされていることに終了20秒前まで気付かなかったことから、そこからの効果的な反撃もならずに、結果として指導1つの差で敗れた。3位決定戦ではカザフスタンのアイベク・イマシェフと対戦して先に技ありを取られるが、裏投げで逆転勝ちして3位にはなったものの、世界選手権2連覇はならなかった。今回の敗戦で国際大会での連続優勝記録が8、対外国選手の連勝記録が36で止まった。試合後に高藤は「こんなひどいジャッジがあるのかと思った。今までの柔道人生で予想できないことが起きた」とコメントした。この試合に関してはあからさまな地元有利の判定との見方もなされている。男子代表監督の井上康生も、終了後にIJFの審判主任理事であるフアン・カルロス・バルコスに対して、有効、技あり、一本の定義にばらつきがあることを問い質したものの、判定への正式な抗議はしないという。9月には全柔連の強化委員会が、先月の世界選手権の際に現地での練習において遅刻を繰り返すなどの規律違反をしたとして、高藤を強化指定選手のAランク（ナショナル）からBランク（シニア）に降格させることを決めた。この処分は監督である井上が提案するとともに、自らの指導力不足だとして責任を取る形で井上が頭を丸めることになった。これに対して高藤も、「井上監督の熱い思いに応えないといけない。いきなり生真面目にはなれないけど、根本的に改めていく」として丸刈りにした。10月の体重別団体では優勝を飾った。12月のグランドスラム・東京2014には世界選手権時の規律違反を理由に出場を認められなかった。2015年2月にはグランプリ・デュッセルドルフに出場するが、3回戦でカザフスタンの選手に敗れた。4月の選抜体重別では初戦で日体大3年の青木大に内股で敗れたことにより、世界選手権代表には選出されなかった。5月のワールドマスターズでは決勝でアゼルバイジャンのオルハン・サファロフを指導2で破って今大会2連覇を達成した。10月のグランドスラム・パリでは決勝で地元フランスのヴァンサン・リマールを技ありで破って優勝した。体重別団体でも優勝を飾った。12月のグランドスラム・東京では決勝でムドラノフを合技で破って、今大会2年ぶり3度目の優勝を飾った。この際に、「普通にやれば世界に負ける相手はいないので」とコメントした。さらには、「昨年子供が生まれて、今までは子供や妻のためにと考える部分もありました。もちろん子供とか妻のために勝ちたいという思いは今もあるのですが、それ以上にまずは自分の夢をなんとしても叶えるという思いでやっていきたいと思います。妻には本当に迷惑をかけてしまっているので、オリンピック金メダルという夢を絶対に叶えて、恩返しができたらと思いますね」とも語った。大学卒業直後の2016年4月の選抜体重別では準決勝で国士館大学4年の大島優磨に横四方固で敗れて3位にとどまるも、2016年リオデジャネイロオリンピック代表には選出された。代表決定後の会見では、「常に五輪で金メダルを取りたいと考えていた。流れをチームに呼び込みたい」とコメントした。5月のワールドマスターズ2016では初戦でフランスのヴァンサン・リマールと対戦すると、有効を先取しながらその後に合技で逆転負けを喫して今大会3連覇はならなかった。6月には所属先のパーク24主催の壮行会において、「前回は男子の金メダルがゼロだったから、自分が取れば8年ぶりになる。話題になるし最高」とオリンピックへの意気込みを語った。8月のリオデジャネイロオリンピックでは初戦となる2回戦でモナコの選手に反則勝ち、3回戦でチェコの選手を開始早々の内股で一蹴するも、準々決勝ではパピナシビリに指導1でリードしながら隅返しで逆転負けを喫して金メダルの夢を砕かれた。しかし、敗者復活戦で金源鎮を有効で破ると、3位決定戦でもサファロフを指導2で破り銅メダルを獲得した。12月にはグランドスラム・東京に出場するも、決勝で大学の3年後輩となる永山竜樹に内股で敗れて2位だった。2017年2月のグランドスラム・パリでは準々決勝においてオリンピックで敗れたパピナシビリに小内刈で一本勝ちして雪辱するなど、オール一本勝ちで今大会3度目の優勝を飾った。4月の体重別では決勝で永山に小外刈で敗れて2位だったが、永山とともに世界選手権代表に選出された。なお、パワーファイターである後輩の永山に2連敗を喫したことを契機にウエートトレーニングにも本格的に取り組み始めた。5月のアジア選手権では決勝でイランのモハマド・ラシュノネジャドに反則勝ちを収めて優勝した。6月にはボクシングのWBOスーパーフライ級の世界チャンピオンである同じ年の井上尚弥と合同練習を行った。8月の世界選手権では決勝でサファロフと対戦すると、技ありを取った後に大内刈で一本勝ちして、2013年以来2度目の世界選手権優勝を果たした。試合後のインタビューでは、「今日は組み合わせから運が良かった。あの組み合わせなら勝って当たり前。まだ永山選手に勝っていないので、勝ってから喜びたい」とコメントした。12月のグランドスラム・東京では過去2戦2敗だった永山を技ありで破ると、決勝ではにGSに入ってからダシダワーを浮落で破って今大会2年ぶり4度目の優勝を飾った。世界選手権と今大会で優勝したために、規定により2018年の世界選手権代表が内定した。なお、2013年と2015年に続いて2017年には3度目の世界ランキング年間1位となり、5万ドルのボーナスを獲得した。2018年3月のヨーロッパオープン・プラハには66kg級に出場して優勝を飾った。なお、今大会を武者修行の一環とみなして練習パートナーやスタッフも同行させず、大会への事務手続きなども単独で行ったという。4月の体重別はすでに世界選手権代表が内定していたために出場しなかった。大会後、世界選手権代表が正式に決まった。続く体重無差別で争われる全日本選手権に、60kg級の選手ながら昨年の世界選手権で優勝したため推薦で出場することになった。この大会に出場しようと思ったのは、小学生の時に全日本選手権の決勝で井上康生と鈴木桂治の対戦を直に見て感激するなど、小さい時からオリンピックと並ぶ大きな憧れの対象だったからだという。その大会では初戦となる2回戦で自身より身長で23cm、体重で約40kg重い旭化成の石内裕貴と対戦すると、指導2を先取された後に上四方固で敗れた。「ここまで来たら自分が強いと勘違いしよう」と言い聞かせていたが、結果として「勘違いで終わってしまった」とコメントした。7月のグランプリ・ザグレブでは決勝でアメリカのアドニス・ディアズを大内刈で破って優勝した。9月の世界選手権では準々決勝まで寝技を軸に全て一本勝ちすると、準決勝では永山をGSに入った直後に小内刈の技ありで破った。決勝でもロシアのロベルト・ムシビドバゼを小内刈の技ありで破って2年連続3度目の世界チャンピオンとなった。これで2017年2月のグランドスラム・パリで優勝して以降、国際大会7連続優勝となった。試合後には、「（世界一の称号である）赤ゼッケンを手放さなくてよかった」「60キロ級は僕1人で大丈夫でしょう」とコメントした。11月のグランドスラム・大阪では初戦で過去5戦全勝の金源鎮にGSに入ってから反則負けを喫して、国際大会での連勝記録も35で止まった。またこの結果により、昨年に続く世界選手権代表内定はならなかった。2019年2月のグランドスラム・パリでは準々決勝で左肘を負傷しながらも、決勝でスメトフを技ありで破るなどして今大会4度目の優勝を飾った。この際に、「60キロ級は世界のレベルが相当低いので勝って当たり前。我慢して相手の隙を狙うことができた。2019、20年と、ここから連勝をスタートできるんじゃないかと思う」とコメントした。4月の体重別は腰部の筋膜炎により出場を回避することになったが、世界選手権代表に選出された。7月のグランプリ・モントリオールでは決勝でムシビドバゼを内股で破るなどオール一本勝ちして優勝を飾った。この際に、「外国人選手がちょっとレベルが低いかなと感じている」と以前から抱いている思いを改めて述べた。8月に東京で開催された世界選手権では準々決勝でウズベキスタンのシャラフディン・ルトフィラエフに内股で敗れて大会3連覇はならなかった。その後の3位決定戦で永山と対戦すると、技ありを先取しながら終了直前に合技で逆転負けして5位に終わった。なお、3回戦でフランスのワリド・キヤーと対戦した際に相手の頭部で鼻を強打して骨折した可能性があるという。