Un géant, il incarna l'élégance en gymnastique. L'homme aux douze médailles olympiques dont 8 en or (plus 3 en argent et 1 de bronze) remportées entre 1968 et 1976. Il fait partie des athlètes les plus médaillés de l'histoire des Jeux et fait partie du club des dix athlètes ayant remporté huit médailles d'or olympiques ou plus. Champion olympique du concours général en 1968 et 1972 (2eme en 1976), au sol en 1968, aux barres parallèles en 1972 et 1976 et par équipes en 1968,1972 et 1976. Il remporta l'argent au cheval d'arçons et à la barre fixe en 1972 et du concours général en 1976 (battu par Nikolai Andrianov). Médaillé de bronze aux anneaux en 1968. Il est le gymnaste masculin le plus titré en médailles d'or olympiques et le deuxième gymnaste le plus médaillé après Nikolai Andrianov (15 médailles dont 7 d'or).

Son frère Takeshi Kato était également un gymnaste de haut niveau. Aujourd'hui il enseigne à l'Université de Tsukuba.