Tháng 2 năm 1999 Hoshide đã được NASDA (giờ là JAXA) lựa chọn để trở thành một trong ba ứng viên phi hành gia Nhật Bản đến Trạm Không gian Quốc tế (ISS). Ông bắt đầu chương trình Cơ bản Đào tạo Phi hành gia của ISS tháng 4 năm 1999 và nhận chứng chỉ phi hành gia tháng 1 năm 2001. Từ tháng 1 năm 2001, ông đã được đào tạo nâng cao ISS, cũng như hỗ trợ phát triển phần cứng và điều hành mô đun thí nghiệm Nhật Bản Kibō và phương tiện vận chuyển H-II (HTV).

Tháng 5 năm 2004, ông hoàn thành khoá đào tạo kỹ sư phi đội Soyuz TMA tại Trung tâm Huấn luyện Nhà du hành vũ trụ Yuri Gagarin ở thành phố Star, Nga, và sau đó được chuyển đến Trung tâm Không gian Lyndon B. Johnson. Ông đã hoàn thành khóa huấn luyện ứng viên phi hành gia của NASA và được bổ nhiệm vào đội bay STS-124, chuyến thứ 2 trong 3 chuyến bay đưa các bộ phận hợp thành lên Trạm Không gian Quốc tế để hoàn thiện phòng thí nghiệm Kibō của Nhật Bản tháng 5 năm 2008.