Erste internationale Erfahrungen sammelte Tomoko Motegi vermutlich im Jahr 1996, als sie bei den Juniorenasienmeisterschaften in Neu-Delhi in 13,98 s die Bronzemedaille über 100 m Hürden gewann. 2001 belegte sie bei den Ostasienspielen in Osaka in 13,49 s den fünften Platz und 2004 gewann sie bei den erstmals ausgetragenen Hallenasienmeisterschaften in Teheran in 8,48 s die Silbermedaille im 60-Meter-Hürdenlauf hinter der Chinesin Jia Xu. 2007 bestritt sie ihre letzten offiziellen Wettkämpfe und beendete daraufhin ihre aktive sportliche Karriere im Alter von 28 Jahren.