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Yoshihiro Uchimura commence sa carrière professionnelle à l'Oita Trinita, club de J-League 1. En 2007, il est prêté, puis transféré à l'Ehime FC, club de J-League 2.
En 2010, Yoshihiro Uchimura rejoint les rangs du Consadole Sapporo, toujours en J-League 2. Il obtient la montée en J-League 1 à l'issue de la saison 2011.