Kiyoko Ono deltok på Sommer-OL 1960 i München og stilte til alle turndisipliner. Hun kvalifiserte seg underveis bare til finalekampene i kvinnenes individuelle flerkamp i turn, og havnet på 15.-plass. I lagkonkurransen i samme displin - flerkamp - var hun med i det japanske laget som havnet på fjerdeplass. Ved Sommer-OL 1964 forbedret hun sin individuelle prestasjon og vhavnet på 9.-plass, og i lagkonkurransen fikk Japan bronsemedaljen. Dette hadde deres landslag allerede lyktes i under VM i turn 1962.