Zijn volgende optreden was in de wereldbeker schansspringen waar hij debuteerde in december 1989. In de wereldbeker haalde hij 63 keer het podium waarvan hij 17 wedstrijden won. Zijn eerste overwinning in een wereldbekerwedstrijd behaalde hij op 22 maart 1992 op de Čerťák in het Tsjechische Harrachov. Tijdens het seizoen 1992/1993 eindigde Kasai op de 3e plaats in de eindstand van de wereldbeker. In datzelfde seizoen eindigde Kasai op de tweede plaats in het Vierschansentoernooi, achter de Oostenrijker Andreas Goldberger. Ook in het seizoen 1998/1999 eindigde Kasai derde in de eindstand van de wereldbeker. Ook nu eindigde hij tweede in het Vierschansentoernooi, dit keer achter de Janne Ahonen.
Op 41-jarige leeftijd, bijna tien jaar na zijn vorige zege, behaalde hij in het Oostenrijkse Bad Mitterndorf op 11 januari 2014 een zestiende zege in een wereldbekerwedstrijd. Dankzij deze zege werd hij de oudste winnaar van een wereldbekerwedstrijd schansspringen. Ook in november 2014 won hij nog een wereldbekerwedstrijd in het Finse Kuusamo. In het seizoen 2016/2017 sprong Kasai op 44-jarige leeftijd nog naar een tweede en een derde plaats in een wereldbekerwedstrijd. Kasai heeft in de wereldbeker dan ook diverse leeftijdsrecords op zijn naam staan.
Wereldkampioenschappen
Hij won in 1992 het WK skivliegen in Harrachov. In 2003 kwamen er nog twee bronzen medailles bij op het WK schansspringen op de grote en kleine schans. Met het Japanse team won hij op het WK schansspringen in 1999 en 2003 zilver en in 2007 en 2009 brons. Op de 2015 behaalde hij met Sara Takanashi, Yuki Ito en Taku Takeuchi brons op de competitie voor gemengde landenteams.
Olympische Spelen
Noriaki Kasai is met acht deelnames recordhouder wat betreft het aantal deelnames aan de Olympische Winterspelen en dit over alle wintersporten heen. Hij maakte zijn debuut op de OS 1992 in Albertville. Twee jaar later, tijdens de OS 1994 in Lillehammer, behaalde hij aan de zijde van Jinya Nishikata, Takanobu Okabe en Masahiko Harada de zilveren medaille in de landenwedstrijd. Exact 20 jaar later, op de Spelen in 2014 in het Russische Sotsji won hij individueel een zilveren medaille op de grote schans (achter Olympisch kampioen Kamil Stoch) en met het Japanse team brons. Hiermee is hij de oudste winnaar van een olympische medaille in het schansspringen.
.svg){kind=small}
