Ryunosuke Kamiki nasceu em Fujimi. Ele foi diagnosticado com uma doença rara logo depois de nascer e teve a sorte de se tornar um dos 1% que sobreviveram à doença. Para comemorar esse milagre, sua mãe decidiu registrá-lo como ator infantil em uma agência para registrar seu crescimento. Ele atuou em seu primeiro anúncio de TV quando tinha 2 anos e rapidamente se tornou um dos melhores atores infantis de sua geração. Ele estreou no drama de TV quando tinha 6 anos, interpretando o enteado do personagem principal Takeshi Kurosawa (interpretado pelo ídolo japonês Masahiro Nakai) no drama de TV de 1999, Good News. Ele também apareceu brevemente como ator coadjuvante no drama Happy Mania de 1998 e, desde então, atuou em vários dramas de TV, incluindo Quiz (2000), Namida o fuite (2000), Mukodono! (2001), Wedding Planner (2001), Tantei Kazoku (2002). À medida que envelhecia, também começou a atuar em produções de cinema como Insutoru (2004), Otosan no backdrop (2004), Ren'ai-shousetsu (2004) e Survive Style 5+ (2005).
2005 foi um ano importante em sua carreira. Ele se tornou o único ator principal de um filme pela primeira vez em Yokai daisenso de Takashi Miike (A Grande Guerra Yokai). O filme foi exibido no Festival de Cinema de Veneza daquele ano, mas ele perdeu o tapete vermelho por causa do jet lag e do cansaço do voo para Veneza. Seu desempenho é amplamente elogiado no Japão e internacionalmente, ganhando-lhe o Prêmio de Revelação do Ano do 29º Prêmio da Academia do Japão. Ele também estrelou o drama de TV Aikurushii naquele ano e se tornou amigo de sua co-estrela Kanata Hongo, um ator infantil.
Em 2007, ele conseguiu seu primeiro papel principal em um drama de TV no drama policial Tantei Gakuen Q, jogando ao lado de muitos de seus futuros colegas de escola e amigos, incluindo Mirai Shida & Hey! Dizer! Ryosuke Yamada do JUMP. Estrelou pela primeira vez em NHK Asadora (Dondo Hare (2007), interpretando o irmão da protagonista feminina. Outros trabalhos desse ano também incluem Little DJ: Chiisana koi no monogatari, Toku no sora ni kieta e ele é o protagonista estrelas em todos esses filmes.
Kamiki passou a maior parte do ano de 2008 filmando o drama de TV Kaze no gaaden em Hokkaido. O drama foi escrito pelo famoso roteirista japonês So Kuramoto, e Kamiki interpretou o filho com deficiência mental do personagem principal, Sadami Shiratori, que é estrelado pelo ator favorito de Kamiki, Kiichi Nakai. Kamiki desenvolveu um tipo de amizade de pai e filho com Kiichi Nakai durante as filmagens.
Em 2010, ele interpretou um de seus personagens mais famosos na série de TV Keizoku 2: SPEC: Juichi Ninomae. Seu personagem era tão amado que o produtor da série tentou de tudo para que ele aparecesse na série de filmes subsequentes da série. Em 2012, ele interpretou o famoso herói trágico japonês Minamoto no Yoshitsune no drama Taira no Kiyomori da NHK Taiga. Como ele também interpretou o jovem Minamoto no Yoshitsune no drama Taiga da NHK 2005, Yoshitsune, ele retratou literalmente a vida de Minamoto no Yoshitsune em telas pequenas.
Outro trabalho importante de Kamiki, o filme japonês vencedor do Oscar Kirishima, bukatsu yamerutteyo (The Kirishima Thing) em 2012. Embora quase toda a geração de jovens atores japoneses brilhasse no filme, ele ainda conseguiu ter um desempenho impressionante como a estrela principal. Ele também influenciou outros jovens atores, muitos atuando pela primeira vez, a dar seu melhor desempenho como ator sênior.
2013 foi outro ano produtivo como o primeiro ano depois que ele se formou no colégio e se tornou um ator em tempo integral. Além de continuar atuando no filme da série SPEC e atuando na minissérie de TV Kogure shashinkan, ele atuou ao lado de Sho Sakurai no drama de TV Kazoku geemu. Seu desempenho foi tão bom que ele ganhou o prêmio de melhor ator coadjuvante no 77º Drama Academy Awards, enquanto o tão elogiado drama arrebatava os prêmios. Em 2015, ele co-estrelou com Takeru Satoh no bem recebido filme baseado em quadrinhos Bakuman como Akito Takagi. Embora o filme seja sobre 2 estudantes do ensino médio trabalhando duro como artistas de mangá japoneses profissionais para a Jump Magazine, ele disse que Akito Takagi é um dos papéis que mais se parece com ele, já que é um amante de mangá de longa data.
Ele é amplamente amado e apreciado por muitos atores japoneses famosos, bem como roteiristas. Ele trabalhou com o aclamado roteirista e diretor japonês Kankuro Kudo pela 1ª vez em 2011, interpretando o personagem principal do drama de TV 11 nin mo iru !. Eles trabalharam juntos novamente no filme Too Young to Die de 2016 e no drama da NHK Taiga de 2019 Idaten: Tokyo Olympics Banashi.
Ele também trabalhou várias vezes com o diretor Keishi Ohtomo, que é famoso por fazer bons filmes adaptados para quadrinhos. Ele interpretou Sojiro Seta no filme de 2011 Ruroni Kenshin: Kyoto taika-hen (Rurouni Kenshin: Kyoto Inferno) e Ruroni Kenshin: Densetsu no saigo-hen (Rurouni Kenshin: The Legend Ends). Como um fã da série original de mangá Ruroni Kenshin & Sojiro Seta, ele praticou para o papel antes mesmo de ser oficialmente escalado para ele. Ele foi a 1ª escolha de Rei Kiriyama, o personagem principal de 3-gatsu no raion zenpen (March Come in Like a Lion) (2017), chegando a receber uma classificação para jogadores amadores de shogi durante sua preparação para o papel de Rei Kiriyama.
Além de sua carreira de ator, Kamiki tem uma carreira impressionante como dublador. Ele se tornou um dos dubladores favoritos de Hayao Miyazaki quando era jovem, dando voz a Bo em seus filmes de animação vencedores do Oscar, Spirited Away em 2001. Seu desempenho foi tão bom que Miyazaki o convidou para trabalhar em outro filme de animação aclamado do Studio Ghibli, Castelo Móvel do Uivo, em 2004. Ele também interpretou o personagem principal do curta-metragem exclusivo do Museu Ghibli, O Dia em que Colhi um Planeta.
Ele afirmou ter trabalhado com o diretor de animação Hiromasa Yonebayashi enquanto este ainda trabalhava no Studio Ghibli. Em 2010, Yonebayashi baseou o personagem principal Sho, de sua estreia na direção, The Secret World of Arrietty, em Ryunosuke, convidando-o a se tornar a voz do personagem. Depois que Yonebayashi abriu seu próprio estúdio de animação, STUDIO PONOC, ele convidou Ryunosuke, para dublar para o personagem masculino principal, Peter, no primeiro longa-metragem de longa-metragem do estúdio, Mary and the Witch's Flower em 2017.
Trabalhou com outros diretores de animação famosos com Mamoru Hosoda & Masayuki Kojima. Ele dublou o personagem principal Piano no mori de Masayuki Kojima (Piano Forest) em 2007, interpretando Mamoru Hosoda, bem como o agradável e bem recebido filme Sama uozu (Summer Wars) em 2009. Ele também trabalhou como dublador em um Doraemon filme (Doraemon: Nobita's Dinosaur 2006) e o filme de animação de 2011 The Princess and the Pilot.
Seu ponto alto em sua carreira como dublador veio em 2016, quando ele dublou o personagem principal do famoso filme de drama de fantasia romântica de Makoto Shinkai, Your Name. Enquanto seu personagem Taki Tachibana trocava de corpo com a personagem feminina principal Mitsuha, ele deu uma dublagem aclamada pela crítica para Taki e Mitsuha no corpo de Taki, ganhando o de Melhor Ator no 11º Prêmio Seiyu. O filme foi um sucesso mundial de bilheteria. Recebeu aclamação generalizada da crítica e do público em geral. Também se tornou um dos filmes mais vendidos em todo o mundo e o segundo filme nacional de maior bilheteria na história do cinema japonês, tornando-o o único ator que estrelou em todos os três filmes domésticos japoneses de maior bilheteria (os outros dois são Spirited Away e Howl's Moving Castle )
Ele gosta de fotografar e até ganhou um prêmio por suas fotos. Ele também é um grande fã de ferrovias e um entusiasta amante de mangá.
