1969 schloss er sein Studium an der Fakultät für Wirtschaft an der Universität Tokio ab, danach arbeitete er bis 1981 im Ministerium für Internationalen Handel und Industrie (MITI). Seit Dezember 1982 war er ununterbrochen Mitglied des japanischen Parlamentes. Nachdem er in mehreren Kabinetten als Bildungsminister agierte, war er vom 27. September 2004 bis zum 31. Oktober 2005 japanischer Außenminister. Sein Nachfolger als Außenminister wurde Tarō Asō. Nach der Kabinettsumbildung vom 27. August 2007 war Machimura für kurze Zeit wieder Außenminister im Kabinett von Shinzō Abe. Als dieser wenige Wochen später zurücktrat, erhielt Machimura das Amt des Chefkabinettssekretärs im Kabinett von Premierminister Yasuo Fukuda. Nachfolger Machimuras als Außenminister wurde Masahiko Kōmura. In dieser Eigenschaft übernahm er nach dem Rücktritt des Ministers für Landwirtschaft, Forsten und FischereiSeiichi Ōta am 19. September 2008 kommissarisch dessen Amtsgeschäfte.