Kagawa đã bắt đầu chơi bóng trong thời gian học tiểu học. Anh đã gia nhập Câu lạc bộ bóng đá NK Kobe và sau đó chuyển đến câu lạc bộ bóng đá Miyagi Barcelona ở Sendai, tỉnh Miyagi từ năm 2001 đến năm 2005.[1] Câu lạc bộ Cerezo Osaka nhanh chóng nhận thấy tài năng của anh và ký hợp đồng chuyên nghiệp với anh ở tuổi 17. Anh là cầu thủ đầu tiên tại Nhật Bản ký hợp đồng chuyên nghiệp trước khi tốt nghiệp trường trung học.[2] Năm 2007, anh trở thành một nhân tố chủ lực của Cerezo, nhưng câu lạc bộ đã bỏ lỡ cơ hội thăng hạng lên J. League Division 1.

Borussia Dortmund

2010-2011

Kagawa chuyển đến câu lạc bộ Borussia Dortmund vào tháng 7 năm 2010 từ Cerezo Osaka với phí chuyển nhượng 350.000 euro.[3]

Ngày 23 tháng 8 năm 2010, Kagawa có trận ra mắt đầu tiên của mình ở Bundesliga. Sau khi ghi được hai bàn thắng đầu tiên của mình cho câu lạc bộ ở vòng đấu loại tại UEFA Europa League trong trận gặp Qarabağ FK[4], anh tiếp tục ghi bàn trong trận đấu Bundesliga gặp VfL Wolfsburg mà Dortmund giành chiến thắng 2-0.[5] Trong trận derby vùng Rurth gặp Schalke 04 ngày 19 tháng 9 mà Dortmund thắng 3-1, Kagawa cho biết trước trận đấu rằng anh sẽ ghi hai bàn thắng, và sau đó đã làm được điều đó ở các phút 20 và 58.[6]

Cuối mùa giải 2010-2011 anh đã cùng Borussia Dortmund giành chức vô địch Bundesliga và được xếp vào đội hình tiêu biểu của Bundesliga mùa giải này dù bị chấn thương khi phục vụ cho đội tuyển quốc gia tham dự Cúp bóng đá châu Á 2011 và phải nghỉ thi đấu phần lớn lượt về mùa giải.[7]

2011-2012

Kagawa trở lại sau chấn thương từ cuối mùa giải trước và được xem là một trong những nhân tố chủ lực của Dortmund trong hành trình bảo vệ danh hiệu vô địch Bundesliga và thi đấu tại UEFA Champions League sau nhiều năm vắng mặt tại đấu trường này. Kagawa ghi bàn thắng đầu tiên tại Bundesliga mùa giải mới vào ngày 18 tháng 9, trong trận thua 2-1 trước Hannover 96, khi đội bóng của anh đã để thua hai bàn thắng trong ba phút cuối cùng.[8] Ngày 22 tháng 10, Kagawa mở tỉ số ở phút thứ bảy mở màn cho Dortmund nghiền nát 1. FC Köln 5-0 trước 80.200 người hâm mộ ngay tại Iduna Signal Park.[9] Kagawa ghi bàn một lần nữa vào ngày 5 tháng 11 trong trận Dortmund thắng VfL Wolfsburg 5-1.[10] Anh đã ghi bàn danh dự muộn màng trong trận đấu với Arsenal, cuối cùng thua 2-1, kết thúc vòng đấu bảng Champions League ở vị trí cuối cùng và bị loại.[11]

Ngày 28 tháng 1 năm 2012, Kagawa lập cú đúp trong chiến thắng 3–1 trước Hoffenheim.[12] Kagawa ghi bàn thắng duy nhất của trận đấu với Werder Bremen ngay ở phút từ đường chuyền của İlkay Gündoğan vào ngày 17 tháng 3.[13] Kagawa tiếp tục có một cú đúp nữa vào ngày 25 tháng 3 trước Köln để giúp Dortmund có chiến thắng 6-1, tiếp tục dẫn đầu Bundesliga.[14]

Trong trận chung kết Cúp bóng đá Đức (DFB-Pokal) 2012 với Bayern München, Kagawa là người ghi bàn mở tỉ số ngay ở giây thứ 159, mở đầu cho chiến thắng 5-2 của Dortmund.[15] Kết thúc mùa giải, anh cùng Dortmund giành được cú đúp danh hiệu giải quốc nội, với cá nhân anh có được 13 bàn thắng trong 31 trận tại Bundesliga.[16]

Manchester United

Mùa hè năm 2012, Shinji Kagawa đã gia nhập Manchester United với giá trị chuyển nhượng 12 triệu bảng kèm thêm 5 triệu nếu Kagawa thi đấu tốt.[17] Trong những trận đấu giao hữu chuẩn bị cho mùa đầu tiên cùng MU, Kagawa đã thể hiện được giá trị với lối chơi thông minh và kỹ thuật. Anh có trận đấu đầu tiên tại Premier League vào ngày 20 tháng 8 năm 2012, trong trận thua 1–0 trước Everton.[18] Năm ngày sau đó, anh có bàn thắng đầu tiên cho Quỷ Đỏ trong chiến thắng 3-2 trước Fulham, với pha đá bồi từ cự ly gần.[19] Anh gặp chấn thương trong khuôn khổ vòng bảng UEFA Champions League và phải nghỉ thi đấu khoảng hai tháng trước khi có trận trở lại đội hình của MU trong trận gặp Tottenham (hòa 1-1).

Vào ngày 2 tháng 3 năm 2013 trong trận đấu với Norwich City, Kagawa ghi bàn tháng đầu tiên và lập 1 cú hat-trick cho United và cũng trở thành cầu thủ châu Á đầu tiên lập hat-trick tại Premier League, trong chiến thắng 4-0 của MU.[20] Vào ngày 22 tháng 4, Kagawa ra sân trong trận đấu quyết định danh hiệu vô đich của mùa giải với Aston Villa, anh có màn trình diễn xuất sắc và giúp "Quỷ Đỏ" giành chiến thắng 3-0, và trở thành cầu thủ Nhật Bản đầu tiên giành danh hiệu vô địch Premier League.[21] Vào ngày 12 tháng 5, Kagawa đã được đưa vào đội hình xuất phát của MU để đối đầu với Swansea City trong trận đấu cuối cùng trên sân nhà của huấn luyện viên Alex Ferguson trước khi nghỉ hưu, và MU đã thắng 2-1.[22] Vào ngày 19 tháng 5, Kagawa chơi trong trận đấu cuối cùng của MU dưới thời Alex Ferguson với West Bromwich Albion, ghi bàn thắng mở tỷ số cho United với một cú đánh đầu, mở đầu cho một trận cầu điên rồ kết thúc với tỉ số hòa 5-5 (cũng là trận đấu thứ 1500 của huấn luyện viên Alex Ferguson).[23]

Trở lại Dortmund

Ngày 31 tháng 8 năm 2014, Kagawa đã chính thức quay trở lại câu lạc bộ cũ Borussia Dortmund và ký vào bản hợp đồng có thời hạn đến 30 tháng 6 năm 2018.[24]

2017-18

Ngày 14 tháng 7 năm 2017, Kagawa gia hạn hợp đồng với Dortmund đến năm 2020.[25] Ngày 20 tháng 9, anh có bàn thắng đầu tiên trong mùa giải mới trong chiến thắng 3-0 trước Hamburg.[26] 10 ngày sau đó, anh chính thức trở thành cầu thủ Nhật Bản ghi nhiều bàn thắng nhất tại Bundesliga khi đạt đến cột mốc 38 bàn thắng, vượt qua thành tích cũ 37 bàn thắng của Okazaki Shinji.[27]

Ngày 27 tháng 1 năm 2018, Kagawa có được bàn thắng thứ 5 tại Bundesliga 2017-18 trong trận hòa 2-2 với SC Freiburg.[28]

Trong nửa đầu mùa giải 2018-19, với sự có mặt của tân huấn luyện viên Lucien Favre, anh không còn được trọng dụng và chỉ có vỏn vẹn hai lần ra sân tại Bundesliga.[29] Đến thời điểm chính thức rời Dortmund lần thứ hai vào tháng 8 năm 2019, Kagawa đã thi đấu 216 trận cho Dortmund, ghi được 60 bàn và có 55 đường chuyền thành bàn.[30]

Beşiktaş

Vào ngày cuối kỳ chuyển nhượng mùa đông 2019, Kagawa được Dortmund cho đội bóng Thổ Nhĩ Kỳ Beşiktaş mượn trong giai đoạn còn lại của mùa giải.[31] Chỉ 18 giây sau khi được tung vào sân trong trận đấu đầu tiên trên đất Thổ Nhĩ Kỳ với Antalyaspor, Kagawa đã có bàn thắng đầu tiên cho Beşiktaş và sau đó hoàn tất cú đúp ngày ra mắt với một quả phạt trực tiếp thành bàn.[32] Ngày 10 tháng 3, anh ghi bàn ở phút bù giờ sau cùng 90+3 giúp Beşiktaş có chiến thắng sát nút 3-2 trước Konyaspor.[33]

Trong khoảng thời gian thi đấu tại Thổ Nhĩ Kỳ, Kagawa đã có 4 bàn thắng và 2 đường chuyền thành bàn sau 14 trận đấu.[34]

Real Zaragoza

Ngày 9 tháng 8 năm 2019, Kagawa chính thức chuyển đến câu lạc bộ Tây Ban Nha Real Zaragoza thi đấu tại Segunda División theo hợp đồng có thời hạn hai năm.[35] Ngày 17 tháng 8, anh có trận đấu đầu tiên cho Zaragoza, trong trận mở màn Segunda División 2019–20 với Tenerife, và đội bóng của anh đã giành chiến thắng 2–0.[36] 8 ngày sau đó, anh có bàn thắng đầu tiên cho đội bóng Tây Ban Nha trong trận hòa 1-1 với Ponferradina.[37]