Тагава родился 27 сентября 1950 года в Токио. Отец Кэри был военнослужащим, мать – актрисой. Семья часто переезжала и в 1955 году обосновалась в США, в Южной Калифорнии.

Будущий актёр учился в Высшей школе Дуарте (Duarte High School), признанной одним из лучших государственных учреждений среднего образования в США. Тогда, в школьные годы, Кэри всерьёз увлёкся боевыми искусствами – сначала он изучал основы кен-до, позже – каратэ. Тагава пронёс любовь к восточным единоборствам через всю свою жизнь, уделяя особое внимание их философской составляющей.

Окончив школу, Кэри-Хироюки Тагава поступил в Университет Южной Калифорнии. Во время обучения в университете Кэри участвовал в программе студенческого обмена и некоторое время жил и учился в Японии.

Получив университетский диплом, он вновь предпринял попытку вернуться на свою историческую родину, но в конце концов почувствовал, что он там – чужой, и вернулся в США.

Прежде чем начать артистическую карьеру, Тагава работал на ферме, пробовал себя в фотожурналистике, был водителем лимузина и грузовика, доставляющего пиццу. В актёрскую же профессию Кэри пришёл достаточно поздно – в 36 лет. В кино Кэри-Хироюки Тагава дебютировал в 1986 году, исполнив одну из второстепенных ролей в фильме «Вооружённый отпор» («Armed Response») Фреда Олена Рэя (Fred Olen Ray) – в титрах актёр был обозначен как Кэри Тагана. В 1987 году Тагава принял участие в нескольких телевизионных сериалах.

Тогда же, в 1987-м, актёр получил свой «счастливый билет» – небольшую, но заметную роль в фильме гениального Бернардо Бертолуччи (Bernardo Bertolucci) «Последний император» («The Last Emperor»), ставшую для Кэри Тагавы настоящим стартом в «большом кино».

Фильм Бертолуччи стал первым, но далеко не последним кинохитом в послужном списке актёра. Спустя год Кэри-Хироюки Тагава принял участие в комедии «Близнецы» («Twins», 1988) с Арнольдом Шварценеггером и Дэнни ДеВито в главных ролях, ещё через год исполнил одну из ролей в шестнадцатой серии официальной «бондианы» – фильме «Лицензия на убийство» («Licence To Kill»,1989). Кроме того, фильмография Тагавы включает в себя такие популярные картины, как «Восходящее солнце» («Rising Sun», 1993), «Смертельная битва» («Mortal Kombat», 1995), «Крыша мира» («Top of the World», 1998), «Пёрл-Харбор» («Pearl Harbor», 2001), «Планета обезьян» («Planet of the Apes», 2001), «Мемуары гейши» («Memoirs of a Geisha», 2005), «Хатико: Самый верный друг» («Hachiko: A Dog's Story», 2009) и др. 
Всего на сегодняшний день на счету актёра более девяноста фильмов и телевизионных сериалов.

И хотя главных ролей в актёрской карьере Кэри-Хироюки Тагавы пока не так уж и много, почти все его киноработы были запоминающимися и принесли широкую известность и зрительскую любовь.

Сегодня Кэри-Хироюки Тагава – один из самых узнаваемых азиатских актёров Голливуда.

Кэри живёт на Гавайях, куда переехал вместе с семьёй в 1992 году. Актер находится в разводе, но поддерживает хорошие отношения с двумя бывшими женами и тремя детьми.