En , sur 20 km marche, Toshikazu Yamanishi porte à Kobe son record personnel à 1 h 19 min 3 s. Il remporte la même année la médaille d'or sur la même distance lors de l'Universiade de Taipei, malgré une température ambiante de 35 °C et une très forte humidité, peu propices à une bonne performance (temps supérieur à 1 h 27 min 30 s).
Le , il s'impose sur le 20 km des championnats asiatiques de marche à Nomi au Japon en 1 h 17 min 15 s, nouveau record personnel et troisième meilleure performance de tous les temps sur cette distance[2]. Le , il est sacré champion du monde du 20 km marche aux Championnats du monde d'athlétisme 2019 à Doha en 1 h 26 min 34 s[3].
Aux Jeux Olympiques de Tokyo en août 2021, Yamanishi s'adjuge la médaille de bronze en 1 h 21 min 28 s derrière l'Italien Massimo Stano et son compatriote Kōki Ikeda[4]. Il est ainsi l'un des deux seuls athlètes japonais médaillés lors de ces Jeux Olympiques en athlétisme.
Il conserve son titre planétaire lors des Mondiaux d'Eugene le 15 juillet 2022, grâce à une attaque dans le dernier kilomètre qui lui permet de devancer Kōki Ikeda et le Suédois Perseus Karlström[5].