Yoshihito Nishioka spielt hauptsächlich auf der ATP Challenger Tour und der ITF Future Tour. Er feierte bislang fünf Einzel- und einen Doppelsieg auf der Future Tour. Auf der Challenger Tour gewann er bislang sechs Turniere im Einzel. Bei den US Open 2014 stand er erstmals im Hauptfeld eines Grand-Slam-Turniers. Zum 11. Juli 2016 durchbrach er erstmals die Top 100 der Weltrangliste im Einzel und seine höchste Platzierung war ein 24. Rang.
2017 erreichte er auf der World Tour in Acapulco das Viertelfinale und bei den Indian Wells Masters als Lucky Loser das Achtelfinale, in dem er Stan Wawrinka unterlag. In der Weltrangliste stieg er dadurch auf Platz 58, seiner bisherigen Höchstposition. Bei den Miami Open erlitt er im März einen Kreuzbandriss im linken Knie, der ihn bis zum Jahresende pausieren ließ.
Bei den Australian Open 2018 gab er sein Comeback auf der Tour. Im September 2018 gewann er in Shenzhen seinen ersten Titel auf der ATP Tour, als Qualifikant schlug er im Finale den Franzosen Pierre-Hugues Herbert in drei Sätzen.