Ohgo a commencé sa carrière d'actrice en 2000 à l'âge de sept ans, puis elle a rejoint Sunflower (Himawari), une compagnie de théâtre. Elle a fait ses débuts avec la compagnie au Meiji-za dans L'Histoire d'un voleur national.
Au début de 2005, Ohgo a fait ses débuts dans son premier grand film, Kita No Zeronen (北の零年, aussi connu sous le titre L'Année première du Nord), réalisé par Isao Yukisada, aux côtés de l'acteur renommé Ken Watanabe, où elle incarnait le rôle de Tae Komatsubara. En décembre 2005, elle a fait ses débuts à Hollywood dans Mémoires d'une geisha, réalisé par Rob Marshall, où elle jouait Sakamoto Chiyo, la version enfant de l'héroïne principale Nitta Sayuri (la version adulte est incarnée par l'actrice chinoise Zhang Ziyi). La même année, elle a également remporté le Prix de la critique cinématographique japonaise pour la meilleure révélation.
En 2006, Ohgo a également tenu le rôle principal dans Baruto no Gakuen (バルトの楽園, aussi connu sous le titre Symphonie de la joie), sorti en juin 2006 et se déroulant pendant la Première Guerre mondiale, où elle incarne une jeune fille d'origine germano-japonaise à la recherche de son père allemand qui pourrait y être détenu.
En 2008, elle a commencé à prêter sa voix à des animes dans Michiko to Hatchin en incarnant Hana (aussi appelée « Hatchin »). Elle a également fourni la voix de Kaita dans Professeur Layton et la Boîte de Pandore.
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