Il 13 marzo 2004 Morimoto debutta in J League nelle file del Tokyo Verdy 1969 contro lo Jubilo Iwata a soli 15 anni, 10 mesi e 6 giorni, record per la lega giapponese. Realizza il primo gol contro il JEF United Ichihara il 5 maggio dello stesso anno, due giorni prima il suo sedicesimo compleanno, segnando un altro primato nella J. League.

Morimoto ha fatto parte della Nazionale Giapponese under 20 Nft ai Campionati Mondiali Giovanili FIFA del 2005 e nei Campionati Giovanili AFC del 2004.

Il 23 luglio 2006 il Tokyo Verdy 1969 stipula un prestito annuale col Calcio Catania che consente a Morimoto di giocare nella Serie A italiana.

Il 28 gennaio 2007, a pochi minuti dal termine della partita contro l'Atalanta, ha fatto il suo debutto in Serie A con la maglia del Catania. In quei pochi minuti il giovane giocatore è riuscito anche a segnare un gol. A questa prima presenza ne seguiranno altre 4 senza però segnare reti fino alla sfida contro il Parma alla prima giornata del campionato di Serie A 2007/2008 dove gioca la sua prima partita da titolare segnando uno splendido goal. Durante la partita di Coppa Italia contro l'Udinese, Morimoto entra in campo a pochi minuti dalla fine e all' 89° realizza il gol con cui il Catania ottiene lo storico traguardo delle semifinali.

Adesso Takayuki Morimoto è stato riscattato dal Catania ed è un giocatore di proprietà della società rosso-azzurra.

Ha partecipato con la Nazionale olimpica giapponese alle Olimpiadi di Pechino 2008.

Prima che diventasse famoso anche in Italia, è stato creato un sito internet in suo onore, chiamato Morimoto Mania, un fan club virtuale tradotto in più lingue, dove viene esaltato ogni suo gesto in tipico stile giapponese, nonostante gli ideatori siano dei ragazzi siciliani.