Kazuo Ohno nasce nella città di Hakodate (Hokkaido) il 27 ottobre 1906. Dopo essersi diplomato presso il Japan Athletic College, comincia a lavorare come insegnante di educazione fisica al liceo Kanto Gakuin, una scuola privata cristiana a Yokohama. Nel 1929, rimane profondamente colpito da uno spettacolo della danzatrice spagnola La Argentina, così come, più tardi, ammirerà le danze di Harald Kreutzberg. Inizia a prendere lezioni di danza, studiando con Baku Ishi e Takaya Eguchi, entrambi profondamente influenzati dalla nuova danza d'espressione tedesca.
Nel 1949 fonda il Kazuo Ohno Dance Studio, dedicato alle prove, ai seminari e ad altri eventi. Iniialmente le prove si tengono nella palestra della Scuola Femminile Soshin, dove Kazuo Ohno insegnava. Nel 1961 viene costruito lo studio di Kamihoshikawa, che da allora è diventato il luogo in cui Kazuo Ohno progetta e prova le proprie creazioni. Qui Kazuo e Yoshito Ohno hanno a lungo continuato a organizzare quotidianamente le prove e a tenere regolarmente dei seminari.
Debutta sulle scene solo nel 1949, presentando uno spettacolo composto da brevi brani ispirati alla danza tedesca d'anteguerra (Lamento del diavolo, Tango, Primo fiore dell'albero di tiglio). L'incontro con Tatsumi Hijikata, nel 1954, si rivelerà decisivo per la sua carriera (Il corvo) e ne fa uno dei protagonisti della nascita della danza butoh. Per Hijikata interpreta, tra l'altro, il personaggio di Divine in Nostra Signora dei Fiori, nel 1960.
Dal 1967 al 1977 lascia le scene, a parte alcune apparizioni in opere di altri danzatori d'avanguardia, e gira tre film diretti da Chiaki Nagano: The Potrait of Mr. O (1969), Mandala of Mr. O (1971) e Mr. O's Book of the Dead (1973).
Nel 1977 debutta con il proprio assolo di butoh, con la regia di Hijikata, La Argentina Sho(Admiring La Argentina), che nel 1980 viene invitato al XIV Festival internazionale di Nancy: premiato con il Dance Critic's Circle Award, questo spettacolo en travesti ha un enorme successo internazionale e rende Kazuo Ohno, ormai settantacinquenne, una vera leggenda vivente. Con la regia di Hijikata, crea due dei suoi lavori più importanti, Mia madre (1981) e Mar Morto (1985), danzati assieme a Yoshito Ohno. Tra gli altri lavori di Ohno ricordiamo Ozen. Il sogno di un feto (1980), Ninfee (1987), Un insetto si dischiude (1988), Lotus bianco (1992), Il mondo di Kazuo Ohno (1996). Tra i più significativi interpreti di butoh, Ohno presenta le proprie creazioni in Europa, Nord e Sud America, Australia e Asia. A partire dal 1994 si esibisce periodicamente al Teatro Fonte di Yokohama nei suoi lavori più rappresentativi realizzati dopo il 1977. Ha ricevuto riconoscimenti dalla Prefettura di Kanagawa nel 1993, dalla città di Yokohama nel 1998 ed è stato insignito dal Premio Michelangelo Antonioni per le Arti nel 1999.
Kazuo Ohno è morto l'1 giugno 2010 a Yokohama.