Uchida thi đấu ở vị trí hậu vệ cánh phải và có thiên hướng tấn công, nơi anh phát huy được điểm mạnh là thể lực và khả năng qua người. Anh đã có thời gian học và thi đấu cho trường trung học Shimizu Higashi trước khi chuyển đến Kashima Antlers năm 2006 ngay sau khi tốt nghiệp.[2] Ngày 5 tháng 3, anh có trận đấu đầu tiên cho Kashima ở tuổi 17 trong cuộc đối đầu với Sanfrecce Hiroshima ngay đầu mùa giải và từ đó anh thường xuyên có mặt trong đội hình chính thức. Bàn thắng đầu tiên của anh trong sự nghiệp là bàn thắng vào lưới Ventforet Kofu ngày 26 tháng 3 năm 2006.[3] Năm 2008, anh đã gia hạn hợp đồng thêm 4 năm với Kashima.[4]

Anh được bầu chọn vào đội hình xuất sắc nhất J. League trong hai mùa giải liên tiếp 2008, 2009.[5] Tại Kashima, Uchida đã có 3 bàn thắng qua 124 trận, cùng Kashima ba lần liên tiếp giành chức vô địch J. League.[6]

Ngày 13 tháng 6 năm 2010, câu lạc bộ Đức Schalke 04 thông báo hợp đồng kéo dài ba năm giữa họ và Uchida đã được ký kết. Uchida cũng là cầu thủ Nhật Bản đầu tiên khoác áo Schalke.[7] Ngày 13 tháng 4 năm 2011, Uchida đã trở thành cầu thủ Nhật Bản đầu tiên lọt vào bán kết UEFA Champions League sau khi đội bóng của anh đánh bại Inter Milan ở tứ kết.[8]

Ngày 17 tháng 8 năm 2012, anh đã gia hạn hợp đồng với Schalke 04 thêm hai năm nữa cho đến ngày 30 tháng 6 năm 2015.[9] Ngày 3 tháng 11 năm 2012, Uchida có bàn thắng đầu tiên tại Bundesliga, tuy nhiên Schalke đã không tránh khỏi thất bại 3-2 trước TSG 1899 Hoffenheim.[10]

Ngày 9 tháng 3 năm 2013, Uchida có hai pha kiến tạo cho Julian Draxler và Klaas-Jan Huntelaar giúp Schalke đánh bại Borussia Dortmund 2-1 trong trận derby vùng Ruhr.[11] Tháng 10 năm 2014, anh ký gia hạn hợp đồng với Schalke cho đến mùa hè năm 2018.[12]