Club
Shonan Bellmare e Urawa Red Diamonds
Dopo gli inizi al Yokohama South Totsuka, a 15 anni viene prelevato dalle giovanili del Shonan Bellmare. Esordisce in prima squadra nel 2010 e disputa sei stagioni consecutive, dal 2010 al 2015, nelle prime due divisioni giapponesi, vincendo la J2 League nella stagione 2014 dove lui raggiunge un record personale con 7 reti durante il campionato. Chiude la sua carriera nello Shonan Bellmare con 160 presenze e 23 gol.
Nel 2016 viene ingaggiato dall'Urawa Red Diamonds, squadra con la quale vince la Coppa Nabisco nel 2016, nella finale contro il Gamba Osaka la partita si chiuderà ai rigori in seguito al pareggio di 1-1, e l'Urawa Red Diamonds vincerà per 5-4, Endo segnerà il quinto rigore che sancirà la vittoria della sua squadra. Tale vittoria permetterà alla squadra di disputare la partita di Coppa Suruga Bank contro il Chapecoense vincendo per 1-0; Endo è sceso in campo nel secondo tempo. Nel 2017 l'Urawa Red Diamonds vincerà la Champions League asiatica 2017, Endo segnerà una rete nella partita contro lo Shanghai SIPG, infine giocherà come titolare nella finale contro l'Al-Hilal, sia nella partita d'andata che in quella di ritorno che vedrà trionfare la squadra nipponica.
Sint-Truiden e Stoccarda
Nel 2018 inizia la sua esperienza europea in Belgio, nel Sint-Truiden segnando solo due reti nella sua stagione in Pro League, il primo segnando la rete del pareggio nella partita che si è conclusa 1-1 contro il Genk, mentre la seconda rete nel pareggio per 2-2 contro il Waasland-Beveren.
Il 13 agosto 2019, viene mandato in prestito allo Stoccarda, in Seconda divisione tedesca. Il 28 maggio 2020 realizza il suo primo gol con i Roten, in occasione della vittoria per 3-2 contro l'Amburgo, mentre la squadra era sotto di due reti Endo segna di testa e infine lo Stoccarda vince grazie alla rimonta. La squadra si classifica al secondo posto ottenendo la promozione in Bundesliga, e lui viene riscattato dal club tedesco. Il 27 febbraio 2021 realizza una doppietta in occasione della partita di campionato vinta contro lo Schalke 04 per 5-1.
Liverpool
Il 18 agosto 2023 viene acquistato a titolo definitivo dal Liverpool.
Nazionale
Nel 2014 debutta con la Nazionale Under-23 del Giappone (con cui partecipa alla vittoriosa Coppa d'Asia under-23 del 2016) e nel 2015 con la Nazionale maggiore nella partita persa 2-1 contro la Corea del Nord.
Nell'estate del 2016 ha fatto parte della nazionale olimpica, di cui era capitano, che ha partecipato alle Olimpiadi 2016 in Brasile.
Viene inserito nella lista dei 23 convocati per il Mondiale 2018, non venendo tuttavia mai impiegato nelle quattro partite disputate dal Giappone. L'anno dopo viene convocato dalla nazionale nipponica per la Coppa d'Asia 2019, competizione che termina con la sconfitta in finale contro il Qatar.
Segnerà la sua prima rete in nazionale maggiore nel 2019 nella vittoria per 6-0 contro la Mongolia. Durante un'amichevole vinta contro la Corea del Sud, segnerà la rete del 3-0. Il 27 gennaio 2022 scende in campo per la prima volta con la fascia da capitano, nella partita vinta 2-0 in casa contro la Cina a Saitama.
Attraverso i propri social media, il 14 giugno 2023 annuncia di essere diventato il nuovo capitano della nazionale giapponese, succedendo a Maya Yoshida.
Il 1º gennaio 2024 viene convocato per la Coppa d'Asia 2023, prima manifestazione in cui rappresenta il Giappone come capitano. Il 14 gennaio seguente, fornisce a Takumi Minamino l'assist del 2-2 contro il Vietnam, mentre cinque giorni dopo segna con un colpo di testa al 90+3’ la rete ininfluente della sconfitta per 2-1 contro l'Iraq.
Il 15 maggio 2026 viene incluso, in qualità di capitano, nella lista dei convocati per il campionato mondiale del 2026. Il successivo 31 maggio, in occasione dell'incontro amichevole di preparazione alla competizione contro l'Islanda fa il proprio ritorno in campo dopo oltre tre mesi di inattività causati da una rottura parziale del legamento della caviglia sinistra in un incontro contro il Sunderland, evidenziando tuttavia una condizione fisica non ancora ottimale. Dopo aver raggiunto Monterrey con la selezione nipponica per il ritiro pre-Mondiale e aver svolto prevalentemente allenamenti individualizzati, l'11 giugno viene escluso dalla lista dei convocati a causa del perdurare dell'infortunio e sostituito da Shūto Machino. Nella medesima circostanza, Endō annuncia il proprio ritiro dalla nazionale, cedendo la fascia di capitano a Kō Itakura.
Giappone
Liverpool
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