Регалии: 4-кратный олимпийский чемпион (2004, 2008) в плавании на 100 метров (дважды) и 200 метров (дважды) брассом; серебряный (2012) и 2-кратный бронзовый (2004, 2008) призер Олимпийских игр в комбинированной эстафете 4х100 метров; 2-кратный чемпион мира (2003 - 2 медали) в плавании на 100 метров и 200 метров брассом; серебряный призер чемпионата мира (2005, 2011) в плавании на 100 метров и 200 метров брассом; 3-кратный бронзовый призер чемпионата мира (2003, 2005 - 2 медали) в комбинированной эстафете 4х100 метров (дважды) и плавании на 50 метров брассом.
Родился 22 сентября 1982 года в Токио (Япония).
Косукэ Китадзима специализировался на плавании брассом. Дебютировав на чемпионатах мира в 2003 году, завоевал золотые медали в плавании на 100 и 200 метров, причем на обеих дистанциях установил мировые рекорды.
В следующем году на Олимпийских играх в Афинах первенствовал на этих же дистанциях, а через четыре года в Пекине защитил оба титула.
Китадзима принял участие в Олимпиаде-2012 и пополнил коллекцию наград серебряной медалью в эстафете 4х100 метров комплексным плаванием.
Четырехкратный олимпионик попытался пробиться в состав команды и выступить на Играх-2016 в Рио-де-Жанейро, но, когда ему не удалось составить конкуренцию более молодым японским пловцам, объявил о завершении карьеры.