คาจิตะเข้าศึกษาในระดับอุดมศึกษาที่มหาวิทยาลัยไซตามะ จังหวัดไซตามะ สำเร็จการศึกษาระดับปริญญาตรีเมื่อ พ.ศ. 2523 จากนั้นได้เข้าเรียนต่อที่มหาวิทยาลัยโตเกียว จนสำเร็จการศึกษาระดับปริญญาโทและเอกเมื่อ พ.ศ. 2529 คาจิตะเริ่มทำงานวิจัยที่สถาบันวิจัยรังสีคอสมิก (ICRR) แห่งมหาวิทยาลัยโตเกียวในอีกสองปีต่อมา โดยมีฐานะเป็นผู้ช่วยศาสตราจารย์ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2535 และเลื่อนเป็นศาสตราจารย์ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2542 ซึ่งในปีเดียวกันนั้นคาจิตะยังดำรงตำแหน่งผู้อำนวยการหน่วยวิจัยคอสมิกนิวตริโน แห่งสถาบันวิจัยรังสีคอสมิก ปัจจุบันคาจิตะดำรงตำแหน่งผู้อำนวยการสถาบันวิจัยรังสีคอสมิกและสถาบันฟิสิกส์และคณิตศาสตร์จักรวาลคาฟลีในกรุงโตเกียว[3]

ในปี พ.ศ. 2531 คาจิตะและคณะในการทดลอง KamiokaNDE ค้นพบว่านิวตริโนชนิดมิวออนนิวตริโน ซึ่งวิ่งเข้ามาในชั้นบรรยากาศโลกนั้น ได้หายไปในระหว่างทาง และได้เรียกว่าเป็น "ปรากฏการณ์ผิดธรรมดาของนิวตริโนในชั้นบรรยากาศ" (อังกฤษ: atmospheric neutrino anomaly) ที่ต่อมามีคำอธิบายและสรุปว่าเป็น "ปรากฏการณ์การแกว่งของนิวตริโน" (อังกฤษ: neutrino oscillation) โดยนิวตริโนชนิดหนึ่งสามารถเปลี่ยนตัวเองไปเป็นนิวตริโนชนิดอื่นได้ ทำให้ทราบว่านิวตริโนจำเป็นต้องมีมวล ซึ่งช่วยพัฒนาองค์ความรู้เรื่องแบบจำลองมาตรฐานในศาสตร์ฟิสิกส์อนุภาคได้อย่างมาก