Ryo Kase iniciou sua carreira de ator em 2000 e conquistou seu primeiro papel principal em Antena (2003), de Kazuyoshi Kumakiri. Em seguida, trabalhou com vários diretores japoneses de renome internacional, incluindo Takeshi Kitano, Hirokazu Koreeda e Kiyoshi Kurosawa. Sua primeira aparição em um filme internacional foi em Letters from Iwo Jima (2006), de Clint Eastwood. Ele continuou a aparecer em vários filmes internacionais de grande destaque, incluindo Restless (2011), de Gus Van Sant, Like Someone in Love (2012), de Abbas Kiarostami, Ja-yu-eui eon-deok (2014), de Hong Sang-soo, e Silence (2016), de Martin Scorsese.

Ryo Kase é recebedor de múltiplos prêmios, incluindo uma indicação ao Japan Academy Award, ao Blue Ribbon Award e ao Hochi Film Award.