У професіональному футболі дебютував 2020 року виступами за команду «Кавасакі Фронтал»[2], в якій провів два сезон, взявши участь у 50 матчах чемпіонату. Більшість часу, проведеного у складі «Кавасакі Фронтале», був основним гравцем команди і одним з головних бомбардирів команди, маючи середню результативність на рівні 0,42 гола за гру першості. З командою у 2020 році Мітома став чемпіоном Японії та володарем кубка країни, а на наступний рік виграв і національний суперкубок.
10 серпня 2021 року Мітома підписав чотирирічну угоду з англійським клубом «Брайтон енд Гоув», який відразу віддав гравця в оренду на сезон в бельгійський «Уніон Сент-Жілуаз»[3].
20 жовтня 2023 року продовжив контракт з «Брайтон енд Гоув» до червня 2027 року[4].
Виступи за збірні
У серпні 2017 року Каору у складі студентської збірної Японії завоював золоту медаль на літній Універсіаді у Тайбеї.
З 2018 року залучався до складу молодіжної збірної Японії. У її складі став срібним призером Азійських ігор 2018 року.