Mamoru Hosoda khởi nghiệp làm phim hoạt hình khi bắt đầu làm việc cho xưởng phim Toei Doga (nay là Công ty TNHH Toei Animation), sau khi tốt nghiệp Cao đẳng nghệ thuật Kanazawa. Toei Animation là một trong những hãng phim hoạt hình lâu đời tại Nhật Bản, là nơi cho ra đời hàng loạt tác phẩm hoạt hình nổi tiếng như Dragon Ball (Bảy viên ngọc rồng), Sailor Moon (Thủy thủ mặt trăng), One Piece (Đảo hải tặc)… Và Mamoru có cơ hội là họa sĩ của những tác phẩm kinh điển này. Năm 2000, Mamoru đạo diễn bộ phim hoạt hình dài đầu tay mang tên Digimon: The Movie, và nhận được nhiều sự chú ý nhờ phong cách làm phim hiện đại đặc trưng.
Năm 2005, ông rời Toei Animation đến làm việc cho xưởng hoạt hình Madhouse. Tại nơi đây, Mamoru đã cho ra đời tác phẩm tạo nên tên tuổi của ông – The Girl Who Leapt Through Time (Cô gái đi xuyên thời gian) ra mắt vào năm 2006, với câu chuyện về một cô bé nữ sinh vô tình có được khả năng quay lại quá khứ nhiều lần để thay đổi những điều mà cô cho là sai lầm. Bộ phim đã giành được nhiều giải thưởng tại Nhật Bản, đặc biệt là giải Phim hoạt hình của năm của Viện Hàn lâm Nhật Bản, và chiến thắng sáu giải thưởng bao gồm cả Đạo diễn xuất sắc nhất tại lễ trao giải Phim hoạt hình Tokyo.
Sau thành công vang dội của The Girl Who Leapt Through Time, năm 2009 Mamoru cho ra đời tác phẩm tiếp theo mang tên Summer Wars (Cuộc chiến mùa hè). Mamoru đã làm một bộ phim đầu tiên lấy chủ đề “một gia đình khác thường”, tại đúng thời điểm mà smartphone và mạng xã hội đang phát triển và bắt đầu có ảnh hưởng tới đời sống thực. Summer Wars tiếp tục giúp Mamoru giành giải Phim hoạt hình của năm của Viện Hàn lâm Nhật Bản, cùng một số giải thưởng ở các liên hoan phim quốc tế.
Gia đình luôn là một chủ đề hấp dẫn và là nguồn cảm hứng vô tận, vì thế Mamoru có được nguồn cảm hứng từ chính cuộc sống trong gia đình mình, chính vì vậy, gia đình là một sợi dây xuyên suốt các tác phẩm của Mamoru Hosoda. Năm 2011, Mamoru rời Madhouse thành lập xưởng hoạt hình của riêng mình mang tên Studio Chizu, cùng với người bạn thân của mình đồng thời cũng là nhà sản xuất cho hai tác phẩm hoạt hình trước đó của ông The Girl Who Leapt Through Time và Summer Wars – Yuichiro Saito. Mong ước của Saito là tạo ra một nơi riêng tư để Hosoda có thể thỏa sức sáng tạo. Để định nghĩa vai trò nhà sản xuất, Saito cho rằng nhiệm vụ của ông là “tạo một môi trường làm việc hoàn hảo” và “tìm cách tốt nhất để mang các bộ phim của Hosoda tới cuộc sống và giới thiệu chúng ra toàn thế giới”.
Năm 2012, Studio Chizu đã cho ra tác phẩm đầu tay Wolf Children (Những đứa con của sói Ame và Yuki), là một tác phẩm tỏ lòng tôn kính của Mamoru dành cho mẹ, người đã ủng hộ ông trong suốt sự nghiệp. Trong phim, Mamoru cho chúng ta thấy nhiều khía cạnh trong cuộc sống cá nhân của ông. Bà qua đời khi Mamoru đang tham gia làm bộ phim trước đó và do vậy, ông không có cơ hội nói lời tạm biệt với người mẹ quá cố. Ông đành phải gửi gắm lời nhắn nhủ đó thông qua nhân vật Amee – một chú chó sói có tiếng tru vang vọng khắp núi rừng. Wolf Children nhận được nhiều lời khen nhiệt liệt và hàng loạt giải thưởng danh giá cho hạng mục Phim hoạt hình của năm.
Sau khi có con trai, Mamoru Hosoda bắt đầu quan tâm tới sự trưởng thành của trẻ con trong xã hội ngày nay, và mối quan tâm này đã trở thành chủ đề chính trong bộ phim tiếp theo The Boy and the Beast (Cậu bé và Quái thú) ra mắt vào năm 2015. Bộ phim đề cập đến sự truyền đạt kiến thức và kinh nghiệm cho thế hệ trẻ. Khi Mamoru khai thác chủ đề về những cặp vợ chồng trẻ còn thiếu kinh nghiệm nuôi dạy con cái trong hai phim The Boy and The Beast và Wolf Children, chủ đề này được thể hiện khá khiêm tốn. Sau đó, ông tiếp tục sử dụng cách tiếp cận chủ đề này trong bộ phim mới nhất Mirai of the Future (Em gái đến từ tương lai), trong đó lấy cảm hứng từ chính những đứa con của ông để khám phá chủ đề tình anh em thông qua góc nhìn của một cậu bé. Đây là bộ phim mang đậm dấu ấn cá nhân nhất của ông cho tới thời điểm này.
Mirai of the Future xoay quanh Kun – một cậu bé bướng bỉnh vốn được cưng chiều nhất gia đình, bỗng chốc cảm thấy đố kỵ và tủi thân trước việc chia sẻ tình thương với cô em gái Mirai vừa ra đời. Ngạc nhiên thay, một cánh cổng kỳ diệu đã khiến Kun gặp được mẹ lúc bà là một cô bé và cô em gái Mirai khi là một học sinh tuổi teen.
Trải qua nhiều cuộc phiêu lưu kỳ lạ, Kun dần học được cách yêu thương và trưởng thành. Chủ đề về tình cảm và mối quan hệ giữa cha mẹ và con cái xuất hiện trong Mirai of the Future thông qua cách mà các nhân vật biểu lộ lòng thương yêu và trưởng thành cùng nhau. Mamoru chia sẻ: “Từ góc nhìn của đứa trẻ khi thấy cha mình chỉ giúp đỡ mẹ, tôi đã nhìn thấy mình trong đó. Cha và mẹ có vai trò khác nhau, nhưng có những lời khuyên chỉ người cha mới có thể đưa ra và có những việc mà chỉ cha mới có thể làm”, ông nói tiếp: “Tôi muốn khích lệ trẻ con trên toàn thế giới và tôn vinh người chúng mong muốn trở thành. Trong một xã hội liên tục phát triển, tương lai của thế giới nằm trong tay của thế hệ trẻ”.
