Takeo Fukui anställdes vid Honda 1969, efter sin ingenjörsexamen vid Waseda University inom Applied Chemistry. Han inledde sin karriär genom att delta i det projektteam som utvecklade Hondas CVCC-motor (Compound Vortex Controlled Combustion), en motor som fick till följd att Honda Civic var den första bil som uppfyllde de stränga avgaskraven i USA's Clean Air Act.
1978 bytte Fukui område till motorcykelracing, där han under nästan ett decennium bidrog till Hondas framgångar i bland annat Grand Prix för 500cc-klassen - där Honda för första gången blev mästare 1983.
Efter 19 år vid Honda R&D Co., bl a som Managing Director och President för Honda Racing Corp., utsågs Fukui till styrelseledamot inom Honda Motor Co. 1988. Som Managing Director och senare som Senior Managing Director för Honda R&D Co. hade Takeo Fukui hela ansvaret för motorcykelutvecklingen från 1987 till 1992, då han blev General Manager för Hamamatsu Factory. Denna Honda-fabrik har en av de mest komplexa produktmixerna inom koncernen, med tillverkning av motorcyklar, power-produkter och automatiska växellådor.
Från 1994 till 1998 tjänstgjorde Fukui som Executive Vice President och därefter som President of Honda of America Mfg., Inc. i Ohio. Under hans ledning expanderade produktionsvolymerna markant för att kunna möta en allt större efterfrågan på Hondas produkter på den nordamerikanska marknaden. 1998 utsågs Takeo Fukui till President för Honda R&D Co., för att 1999 befordras till Senior Managing Director för Honda Motor Co. med särskilt ansvar för Hondas motorsportaktiviteter, bl a Formel 1 Grand Prix.
Takeo Fukui efterträdde Hiroyuki Yoshino i juni 2003 och blev företagets sjätte President och Chief Executive Officer. Sex år senare efterträddes han av Takanobu Ito i juni 2009.