2011年,代表日本青年队在亚洲羽毛球青年锦标赛和世界羽毛球青年锦标赛上收获两枚银牌。
2012年,在世界羽毛球青年锦标赛中,帮助日本队获得混合团体赛亚军,随后在男单决赛战胜薛松,成为首位夺得世青赛男单冠军的日本选手。
2014年5月,首次参加汤姆斯杯,夺得冠军。
2015年4月,在新加坡公开赛男单决赛中,收获了自己第一个超级系列赛冠军。6月,在印尼收获了自己第一个白金大奖赛冠军。12月,在超级系列赛总决赛男子单打项目问鼎,成为首位获此殊荣的日本人。
2016年2月,作为主力球员帮助日本夺得亚洲羽毛球锦标赛男团亚军。
2017年8月,在世界羽毛球锦标赛男单决赛中,成为日本首位在羽毛球世锦赛上夺得男单冠军的选手。9月,首次登顶羽毛球男单世界第一,成为日本羽毛球史上首位男单世界第一。
2019年3月,在全英羽毛球公开赛男单决赛中,成为历史上第一位赢得全英男单冠军的日本选手。4月,在亚洲羽毛球锦标赛男单决赛中,实现卫冕。 5月,帮助日本队夺得苏迪曼杯世界羽毛球混合团体锦标赛亚军。8月,在世界羽毛球锦标赛男单决赛中,夺得个人第二个世锦赛男单冠军。12月,在世界羽联巡回赛总决赛男单决赛中,夺得冠军。
2020年1月,在马来西亚羽毛球大师赛男单决赛中,获得冠军。
2021年10月,帮助日本队获得苏迪曼杯世界羽毛球混合团体锦标赛亚军。
2023年11月,在韩国羽毛球大师赛男单决赛中,获得冠军。
2024年11月,他将在本赛季日本羽球S/J联赛结束后退役。
2023年,韩国羽毛球大师赛冠军。
2023年,全日本综合羽毛球锦标赛男单冠军。
2021年,苏迪曼杯世界羽毛球混合团体锦标赛亚军。
2020年,马来西亚大师赛男单冠军。
2020年,全日本综合羽毛球锦标赛男单冠军。
2019年,苏迪曼杯世界羽毛球混合团体锦标赛亚军。
2019年,全英羽毛球公开赛男单冠军。
2019年,亚洲锦标赛男单冠军。
2019年,世界羽毛球锦标赛男单冠军。
2019年,广州羽毛球总决赛男单冠军。
2019年,全日本综合羽毛球锦标赛男单冠军。
2018年,汤姆斯杯亚军。
2018年,世界羽毛球锦标赛男单冠军。
2016年,亚洲羽毛球锦标赛男团亚军。
2015年,苏迪曼杯世界羽毛球混合团体锦标赛亚军。
2014年,汤姆斯杯冠军。
2020年1月13日,在马来西亚遭遇车祸受伤。
2020年2月7日,被诊断为右眼眼眶底骨折,隔日接受紧急眼部手术,无缘全英公开赛。
2021年1月3日,被确诊感染了新冠病毒,日本羽毛球队随后宣布取消前往曼谷参加泰国公开赛的计划。
桃田贤斗无论是技战术还是大赛心理的稳定性,都已达到了顶尖男子单打的层次。(中国羽毛球教练陈郁 评)
桃田贤斗变得很内敛,光芒开始回收,看不到他很狂的一面,却很稳。而且是稳中有进,让对手摸不着他的点。(马来西亚羽毛球国家队教练总监黄综翰 评)
桃田贤斗在技术和体能方面非常强大,他是一名全面的选手。无论从心态、战术还是线路,他都是一个非常成熟的球员。(中国羽毛球运动员石宇奇 评)
桃田贤斗属于天赋型的选手,球感非常好,2017年复出之后,场上稳定性大为增加,拉吊打法失误率极低,特别是网前搓球质量非常高,能很好的限制住对手的进攻。(新浪体育 评)