Kame tham gia cùng kì dự tuyển với Akanishi Jin và Nakamaru Yuichi (2 người bạn cùng nhóm KAT-TUN sau này). Cùng với năm thành viên nữa Akanishi Jin, Taguchi Junnosuke, Tanaka Koki, Ueda Tatsuya, Nakamaru Yuichi), Kamenashi, chữ K của nhóm và là một trong hai thành viên nổi tiếng hơn (cùng với Akanishi), tạo thành nhóm KAT-TUN. Dù là thành viên nhỏ tuổi nhất, Kame thường được coi là người đại diện không chính thức của nhóm nhờ tài ăn nói trước công chúng. Anh thường giữ vai trò MC cho KAT-TUN trong các chương trinh truyền hình và các concert.

Năm 2001 KAT-TUN vốn được chọn và thành lập với mục đích nhảy phụ hoạ cho đàn anh Domoto Koichi của nhóm Kinki Kids nhưng họ trở nên nổi tiếng không ngờ khiến công ty phải phát triển học thành một nhóm độc lập. Tuy nhiên, họ không được ra mắt chính thức cho đến 5 năm sau khi thành lập. Sau này Nakamaru có kể lại rằng phải chờ đợi quá lâu trước khi ra mắt, cả nhóm đều lo lắng sẽ không bao giờ được chính thức hoạt động nên anh cùng Kamenashi và Akanishi tới gặp chủ tịch để hỏi cho rõ. Johnny cam đoan với họ rằng công ty đã lên kế hoạch lớn cho cả nhóm và bảo họ phải giữ vững niềm tin.