Ryo Hirakawa a commencé par le karting avant de passer à la monoplace en 2010.

En 2012, il remporte le titre de la Formule 3 japonaise ainsi que celui de la Porsche Carrera Cup lors de sa première année. Il passe ensuite à la Super Formula, avec toutefois moins de réussite. En 2017, il remporte le titre GT500 dans le championnat Super GT et termine vice-champion en 2018, 2019 et 2020.

En 2022, il rejoint Toyota en WEC et remporte les 24 Heures du Mans la même année, devenant champion du monde d'endurance en 2022 et 2023.

En 2024, il est nommé pilote de réserve pour McLaren en F1 et effectue ses premiers essais lors des essais libres du Grand Prix d'Abou Dhabi.

En 2025, il rejoint Alpine en tant que pilote d'essai et de réserve et participe aux essais du Grand Prix du Japon. Cependant, la semaine suivante, en raison de ses liens avec Toyota, il rejoint Haas comme pilote de réserve et participe aux essais du Grand Prix de Bahreïn.