Il naît le d'un père japonais originaire d'Okinawa et d'une mère taïwanaise[1] à Taipei, où il est élevé. Après un bref passage dans une école taïwanaise où il est brutalisé en raison de ses origines métisses[2],[3], il rejoint l'École américaine de Taipei. Il devient donc trilingue puisqu'il parle également le mandarin et le japonais.
Takeshi commence sa carrière d'acteur lors de ses études en jouant dans des publicités télévisées et décide de quitter l'école pour se lancer dans une carrière de chanteur et d'acteur.
En 1992, il débute dans la chanson sous le pseudonyme de « Aniki » (qui signifie grand frère en japonais), et sort son premier album, intitulé Heartbreaking Night. Après avoir écrit des chansons en mandarin et cantonais pour EMI, il arrête la musique pour se consacrer à sa carrière d'acteur.
Son premier film est Executioners en 1993. Il poursuit l'année suivante par Chungking Express du réalisateur hongkongais Wong Kar-wai ainsi qu'une série de films hongkongais.
En 1998, Kaneshiro joue dans la série télévisée japonaise God, Please Give Me More Time qui rencontre un très grand succès, lui permettant de jouer dans des films japonais comme Returner. Il devient également connu pour avoir servi de modèle au physique du personnage principal des jeux vidéo Onimusha: Warlords et Onimusha 3.
Takeshi Kaneshiro est le représentant de la marque Prada en Asie.
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