Kasai Tomomi fait partie de la deuxième génération de filles sélectionnées pour intégrer les AKB48 en avril 2006. Elle était membre de la Team K jusqu'au 12 mars 2010 date à laquelle elle a été officiellement transférée dans la Team B.

Elle a également participé au doublage du film animé "ICE" et participé à la chanson thème avec le sous-groupe "ICE from AKB48".

En 2009, elle joue notamment avec Itano Tomomi dans le drama "Kamen Rider Double".

En janvier 2010, suite à la sortie du film "Kamen Rider × Kamen Rider Double & Decade: Movie Wars 2010" où elle apparaît de nouveau, elle forme un duo avec Itano Tomomi, "Queen & Elizabeth". Leur titre "Love♡Wars" sert de nouvel ending au drama "Kamen Rider Double".