Tang Kai werd geboren op 10 januari 1996 in Shaoyang, in de Chinese provincie Hunan. Geïnspireerd door de Olympische Spelen van Beijing in 2008 begon hij op zijn twaalfde met worstelen aan een provinciale sportschool, terwijl hij ernaast bijbaantjes deed om zijn familie te ondersteunen. Later studeerde hij aan het gerenommeerde Wuhan Institute of Physical Education, waar hij zijn atletische basis verder verstevigde.
Toen bleek dat een plek in het Chinese nationale worstelteam vrijwel onhaalbaar was, koos Tang voor een carrière in de gemengde vechtsporten. Hij verhuisde naar Shanghai om te trainen bij Dragon Warrior Gym onder hoofdtrainer Alex Niu en de Braziliaanse jiujitsu-coach Marcio Andrade, waar hij zijn worstelbasis leerde combineren met boksen en verwoestend ground-and-pound. In 2019 debuteerde hij bij ONE Championship en bouwde hij snel naam op als een van de hardste afwerkers in de featherweightdivisie.
Zijn definitieve doorbraak kwam op 26 augustus 2022 bij ONE 160 in Singapore, waar hij Thanh Le versloeg via unanieme beslissing en zo de ONE Featherweight MMA-wereldtitel veroverde - de eerste keer dat een Chinese man wereldkampioen werd in de MMA. Op 1 maart 2024 unificeerde hij de titel in een rematch tegen Le bij ONE 166: Qatar, die hij via TKO won. In januari 2025 werd hij bij ONE Fight Night 27 wel gefinisht door Akbar Abdullaev, maar omdat die zelf niet op het vereiste gewicht kwam, kon hij de titel niet overnemen en bleef Tang officieel kampioen.
Per september 2026 is Tang Kai nog altijd de regerende ONE Featherweight MMA-wereldkampioen. Zijn meest recente titelverdediging was een overtuigende TKO-zege in de vierde ronde op Shamil Gasanov bij ONE Fight Night 43 in mei 2026. Zijn officiële MMA-record staat op 20 overwinningen tegen 3 nederlagen. Een nieuwe titelverdediging is nog niet bevestigd, al noemde Tang zelf namen als Enkh-Orgil Baatarkhuu als mogelijke volgende uitdager.