Toshiaki Hirose a commencé par évoluer en championnat japonais universitaire avec son club de l'Université Keiō entre 1999 et 2003, et en a été le capitaine[1],[3].
Il a ensuite fait ses débuts professionnels en 2003 avec le club des Toshiba Brave Lupus situé à Fuchū et qui évolue en Top League. Avec ce club, il joue 143 matchs et inscrit 307 points[1]. Il prend sa retraite de joueur en 2016, après treize saisons au plus haut niveau, et devient président de l'association des joueurs japonais[4],[5].
En 2012, après une absence de cinq ans en sélection, il est rappelé par le nouveau sélectionneur Eddie Jones pour devenir le capitaine de l'équipe nationale[7]. Il garde ce capitanat pendant deux ans, avant de le perdre au profit du troisième ligne Michael Leitch[8]. Il perd dans la foulée sa place de titulaire indiscutable, en raison de son manque de vitesse par rapport à ses concurrents comme Akihito Yamada, Kenki Fukuoka ou Yoshikazu Fujita[9].
Il fait néanmoins partie du groupe japonais choisi pour participer à la coupe du monde 2015 en Angleterre[9],[10]. Il ne dispute pas le moindre match, mais fait tout de même partie du groupe de leadership de la sélection avec Leitch et Shota Horie[11],[12]. Il prend sa retraite internationale dans la foulée du tournoi[6].