Di kelas 6 SD, rival Anthony Ginting itu juara dalam kategori tunggal putra. Dia juga pernah jadi yang terbaik di Kejuaraan Sekolah Menengah Pertama Jepang.
Momota kemudian menekuni karier bulu tangkis dengan bergabung bersama timnas Jepang. Prestasi internasional pertama yang diraihnya adalah ketika menang dalam sektor tunggal putra di Asian Junior Badminton Championships di Lucknow 2011. Pada tahun yang sama, dia meraih medali perunggu di World Junior Badminton Championships yang digelar di Taiwan.
Tahun berikutnya, Momota menang dalam Asian Junior Championship dan World Junior Championship di tunggal putra. Pada 20113, dia mendapatkan tiga gelar juara sekaligus, yakni di Estonian Open, Austrian International, dan Swedish Masters.
Momota juga merupakan salah satu atlet bulu tangkis Jepang yang berhasil mendapatkan Piala Thomas 2014. Saat itu dia berhasil membantu negaranya mengalahkan Malaysia dengan perolehan skor 3-2.
Pada 2015, dia gagal membawa pulang Piala Sudirman karena kalah dari China dalam babak final dengan perolehan skor 0-3. Lalu tahun 2016, Momota bangkit dengan memenangkan dua medali, yaitu medali silver dalam Badminton Asia Team Championship di Hyderabad dan meraih juara di India Open di New Delhi.