Năm 2015, Sana tham gia vào chương trình truyền hình thực tế Sixteen.[9]Vượt qua 16 thí sinh, Sana kết thúc đạt vị trí thứ hai và được gọi tên là một trong các thành viên của nhóm nhạc nữ Twice.[10] Cô ra mắt trong Twice vào ngày 20 tháng 10 năm 2015 với ca khúc có tựa đề "Like Ooh-Ahh" từ EP đầu tay The Story Begins.[11]

Ngày 24 tháng 4 năm 2016, TWICE chính thức trở lại với mini album thứ 2 "Page Two" cùng với ca khúc chủ đề Cheer Up, Phần hát của Sana "Shy shy shy" (phát âm là "sha sha sha") trở thành một trend, sau đó JYP đã sửa lại vũ đạo ở phần hát này.[12][13]

Trước thềm chuyển đổi giữa thời đại Heisei và Reiwa của Nhật Bản vào ngày 1 tháng 5 năm 2019, Sana đã đăng một lời nhắn[14] trên tài khoản Instagram của Twice chào tạm biệt thời đại mà cô được sinh ra và đón mừng thời đại tiếp theo:

Là con người của thời đại, tôi cảm thấy có chút buồn khi thời đại Heisei kết thúc, nhưng tôi muốn nói ‘otsukare-sama’ (Làm tốt lắm) với thời đại!!![15]

Bởi vì thời đại Nhật Bản được đặt theo tên của vị hoàng đế trị vì, bình luận của Sana đã nhận những lời chỉ trích trên mạng xã hội từ những người nhận thấy cô thiếu sự nhạy cảm đối với Hàn Quốc,[16] vì ý của các hoàng đế Nhật Bản, việc gọi "hoàng đế" đối với người Hàn, vẫn không thể tách rời trong một vài suy nghĩ của hoàng gia Nhật Bản và lịch sử của Triều Tiên thuộc Nhật Bản.[16] Mặt khác, đa số các người hâm mộ vẫn bảo vệ cô khi cô chỉ nói về sự kiện gần đây, không đề cập đến những sự kiện đã diễn ra trong quá khứ.[15]