Rintaro débute sa carrière en 1958, en entrant comme coloriste dans les célèbres studios d'animation Toei. Deux ans plus tard, il intègre les studios Mushi Productions, que vient de créer l'un des maîtres du manga japonais, Osamu Tezuka.

C'est au sein de Mushi Productions que Rintaro supervise sa première série animée dans les années 60: Astroboy, basé sur le manga homonyme d'Osamu Tezuka et qui débarquera des années plus tard en France pour être connue sous le titre d'Astro le petit robot. En 1978, Rintaro signe Space pirate captain Harlock, adapté du manga de Leiji Matsumoto et connu en France en tant qu'Albator.

C'est en 1979 que le réalisateur dirige son premier long métrage : Galaxy Express 999, à nouveau tiré de l'univers de Leji Matsumoto. Quatre ans plus tard, il collabore avec Katsuhiro Ôtomo, le futur créateur d'Akira, sur Harmagedon, avant de signer le film d'aventure épique Kamui no Ken en 1985, toujours sous la forme d'une oeuvre animée.

Après avoir travaillé sur la série Jungle Tatteï qui inspirera Disney pour son Roi lion, l'animateur adapte le manga X en 1996. Un an plus, il rencontre à nouveau Katsuhiro Ôtomo avec lequel il avait collaboré sur Harmagedon. Les deux hommes évoquent un ambitieux projet qu'ils ont chacun à coeur depuis un long moment : transposer sur grand écran le légendaire manga Metropolis de Osamu Tezuka, maître de Rintaro à ses débuts. Après plus de quatre ans de préparation et de réalisation, Metropolis connaît un large succès critique aux quatre coins du monde et sort en juin 2002 en France.

Rintaro entreprend alors de réaliser son premier film en images de synthèse. Il s'associe alors à une société française pour créer Yona, la légende de l'oiseau-sans-aile. Présenté hors compétition à la 66e Mostra de Venise, le film, s'adressant avant tout à jeune public, raconte l'histoire d'une fillette rêvant de voler.