Ryo Kase comenzó su carrera como actor en 2000 y obtuvo su primer papel protagónico en Antena (2003), de Kazuyoshi Kumakiri. Luego trabajó con varios directores de cine japoneses de renombre internacional, entre ellos Takeshi Kitano, Hirokazu Koreeda y Kiyoshi Kurosawa. Su primera aparición en una película internacional fue en Letters from Iwo Jima (2006), de Clint Eastwood. Continuó apareciendo en varias películas internacionales de alto perfil, como Restless (2011), de Gus Van Sant; Like Someone in Love (2012), de Abbas Kiarostami; Ja-yu-eui eon-deok (2014), de Hong Sang-soo; y Silence (2016), de Martin Scorsese.

Es receptor de múltiples premios, incluida una nominación al Japan Academy Award, el Blue Ribbon Award y el Hochi Film Award.