En tant que défenseur, Hiroshi Katayama est international japonais à trente-huit reprises (1961-1971) pour aucun but inscrit. Il fait les JO de 1964, où il joue tous les matchs, et le Japon est éliminé en quarts-de-finale. De même pour les JO de 1968, où il fait tous les matchs et remporte la médaille de bronze.
Il joue toute sa carrière dans le club de Mitsubishi Heavy Industries, remportant un championnat du Japon et une coupe de l'Empereur.
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