Né en 1928 à Kyoto au Japon. Toshimitsu Imai est issu d’une famille de lettrés, d’une mère calligraphe et poète et d’un père homme d’affaires. Très jeune il est initié à la peinture et se distingue à l’école par ses aquarelles. Pendant la guerre il poursuit le lycée et se passionne pour la littérature et la philosophie occidentales. Il est excellent élève, et fait preuve d’une forte indépendance d’esprit.
En 1947 il se met à peindre, et expose dans des salons étudiants tout en suivant des cours privés de peinture. En 1950, il passe une année à la Tokyo University of Fine Art et se familiarise avec la peinture à l’huile. Puis en 1952, il a sa première exposition personnelle au Shirokya Department Store à Tokyo.
La même année, il décide de partir à Paris soudainement sans prévenir sa famille, et passe 2 mois à voyager seul en Europe. Il s’installe ensuite à la cité universitaire de la Maison du Japon, où il y rencontre Yasse Tabuchi arrivé un peu avant. Il ne restera que 2 mois à l’Académie de la Grande Chaumière, aux côtés d’un autre compatriote, Kumi Sugai, préférant les bancs de la Sorbonne et l’étude de l’histoire médiévale et de la philosophie.
Dès 1953 il rencontre Atlan, Michaux, Riopelle, Domoto et expose avec Sugai et Tabuchi dans un restaurant à Montparnasse. Suivra sa première exposition personnelle parisienne à la Galerie 25, rue de l’Echaudé accompagnée d’un catalogue écrit par Michel Ragon.
En 1955, il est présenté au critique d’art Michel Tapié par l’intermédiaire de Sam Francis. Il rejoint dès lors le Mouvement Informel, et se consacre à l’abstraction. Il donne naissance à un style aux matières denses et à la gestuelle explosive et maitrisée. La rencontre avec Tapié est déterminante et lie les deux hommes autour des mouvements d’avant-garde européens et japonais pendant deux décennies. En 1956, Michel Tapié lui présente Rodolphe Stadler qui lui propose rapidement une première exposition de groupe aux côtés des artistes informels Jean Dubuffet, Georges Mathieu et Jenkins. Il l’introduit également à Léo Castelli, qui décide de montrer son travail à New York.
L’année 1957 est charnière pour Tapié et Imai. En février la galerie Stadler organise la première exposition personnelle d’Imai, lui apportant une reconnaissance internationale. S’ensuit une exposition avec Georges Mathieu à la galerie Kleber. En août 1957, Tapié entreprend son célèbre voyage au Japon aux côtés de Mathieu et d’Imai, avec l’ambition d’y introduire le mouvement informel. Des rencontres et performances sont organisées avec le groupe Gutai par l’intermédiaire d’Imai, en novembre Sam Francis se joint aux festivités. Les membres du mouvement Gutai parleront alors de « I’orage informel ». A la suite de ce voyage, les artistes d’avant-garde japonais et européens se confrontent et s’influencent, de nombreux artistes viennent s’installer à Paris et se mélangent au foisonnement créatif de l’époque.
En 1958, Imai poursuit ses voyages entre les Etats-Unis, la France, l’Italie et le Japon. Il accompagne Soulages et Zao Wou-Ki à Tokyo et mène des travaux à leurs côtés en parallèle d’une exposition personnelle à la Minami Gallery. Entre avril et septembre 1958, il expose avec les membres du Gutai à travers le Japon : « New Painting of the World Exhibition, Informel and Gutai ».
En 1959, il effectue un échange de galerie avec Luciano Fontana devenu un ami proche, son travail est alors présenté à la célèbre Galleria del Naviglio à Milan. En 1960, il est invité à la 30ème Biennale de Venise. En 1961, un troisième solo show à la galerie Stadler lui est consacré, lors duquel il rencontre et se lie avec André Malraux.
Entre 1962 et 1969, Imai aura d’importantes expositions personnelles, notamment à la Galerie Saint Stephan à Vienne, puis à trois reprises à la Galleria Il Centro à Naples. A la fin des années 1960 il quitte la galerie Stadler, et commence à réaliser des peintures murales, dans des restaurants à Tokyo et à Paris. Il est un personnage-clé dans les échanges artistiques et culturels entre le Japon et la France grâce à une personnalité fantasque et ouverte.
Invité à la Biennale de Sao Paolo au Brésil, il expose au Musée National d’art moderne de Tokyo à plusieurs reprises. Toujours à cette période il commence à fréquenter des clubs parisiens, et réalise des peintures murales pour le « Las Vegas ». Il expose à nouveau au Japon au Musée d’Art Moderne de Kamakura. Il fréquente les milieux de la musique et des clubs à Tokyo et devient l’un des premiers à porter les cheveux longs et adopter la mode yéyé au Japon. Une première rétrospective de son travail « Imai in Paris 1952 -1969 » est organisée au Mitsukoshi Department store à Tokyo, sponsorisé par l’Ambassade de France.
Entre 1970 et 1980 il produit des peintures murales dans des établissements au Japon, en Italie et au siège de grands groupes industriels à Tokyo. Il est invité pour une exposition sur l’art japonais d’après-guerre au Musée national d’Art moderne de Tokyo, et expose en parallèle dans plusieurs musées au Japon. En 1976 le Centre Pompidou fait l’acquisition de plusieurs toiles. En 1979, on lui propose un solo show à New York lors du premier « Art dealers Exhibition ». A partir de 1982, il est invité par le centre Pompidou à travailler dans ses ateliers où il séjournera pendant 2 ans. En 1983, il est décoré Officier des Arts et des Lettres par Jack Lang.
A partir de 1985, Il passe dans la phase mature de son travail avec la réalisation des KA-CHO-FU-GETSU « Beautés de la nature », où s’éloignant du monde informel, il introduit des motifs traditionnels japonais répétitifs, et la peinture sur paravent. La même année il est invité à participer à la célèbre exposition des 30 ans de la galerie Stadler, et des 40 ans d’art moderne au Tokyo Metropolitan Museum.
Entre 1988 et 2000, il poursuit son travail et participe à de nombreuses expositions dans des musées au Japon et en Europe. Il expose en Suisse, à la galerie Bonnier à Genève en 1988, et réalise une performance à quatre mains avec Roberto Matta.
En 1996 il est fait Chevalier de la Légion d’Honneur en France. Il décède en 2002 à Kyoto.