Katsuya Tomita est née en 1972 à Kofu, préfecture de Yamanashi (Japon).
Après le lycée, il s'installe à Tokyo pour tenter de réaliser son rêve de devenir musicien. Mais il passe son temps à regarder des films et rêve de plus en plus à en faire lui-même. Il économise de l'argent pour y parvenir en travaillant en tant qu’ouvrier ou chauffeur de camion.
Pendant trois ans, avec un appareil 8 mm, il passe tous ses week-ends à réaliser 'Above The Clouds' avec ses amis d'enfance en tant qu'acteurs. Ce film reçoit en 2004 la plus haute distinction au festival du film étudiant de Tokyo et sort en salles.
Grâce à ce prix, il écrit avec Toranosuke Aizawa, 'Off Highway 20'. Ce film dépeint la vie des jeunes de Kōfu qui n'ont d'autre choix que de trouver un sens à leur vie en dehors de la ville.
Durant cette période, non découragé par l'absence de réels moyens de production, il fonde avec son groupe «KUZOKU une tribu de cinéastes», un collectif qui cherche des moyens alternatifs (tels que des dons) pour produire et distribuer des films au Japon. En 2008, avec KUZOKU, il lance son projet 'Saudade'.
Financé majoritairement avec le soutien de la population de Kōfu, Saudade devient en 2011 une fresque de près de trois heures, chronique de sa ville natale et de ses habitants, victimes de la crise économique, immigrés japonais mais aussi thaïlandais et brésiliens.
Immédiatement repéré par le Festival international du film de Locarno, Saudade remporte la Montgolfière d'Or au Festival des 3 Continents de Nantes et est invité par de nombreux autres festivals - dont le Festival international du film de Jeonju en Corée du Sud qui lui offre une rétrospective de son oeuvre.
A partir de 2012, Katsuya Tomita commence à partager son temps entre Tokyo et Bangkok pour préparer Bangkok Nites, qui sera primé en 2016 au Festival international du film de Locarno (compétition internationale).