Osaka ble født i Japan med japansk mor og haitisk far, og har bodd i USA siden hun var tre år. Hun fikk sitt gjennombrudd i 2014 etter at hun som 16-åring vant mot Samantha Stosur i Stanford Classic, noe som også var hennes debut på WTA-touren. To år senere nådde hun sin første WTA-finale i Pan Pacific Open, og nådde samtidig også topp 50 i verden. Hennes virkelige gjennombrudd kom to år etter det igjen, etter å ha vunnet Premier Mandatory-turneringen BNP Paribas Open 2018, og nevnte US Open. Hun ble med seieren i US Open første japanske spiller som vant en Grand Slam-turnering, og senere på året ble hun tidenes høyeste rangerte japanske tennisspiller (delt med Kimiko Date og Kei Nishikori).