Membre fondateur de Dumb Type en 1984, il s'y investit plus particulièrement dans les aspects visuels et techniques, puis en devient le directeur artistique.
Parallèlement à ses activités au sein du groupe, Shiro Takatani réalise des projets personnels et participe notamment à un projet pour la ville de Groningen, Pays-Bas avec Akira Asada en 1990 ou encore au programme Dangereuses Visions d' Art Zoyd et l'Orchestre National de Lille, pour lequel il crée des images vidéos en 1998. Son travail est également remarqué par Ryuichi Sakamoto, qui fait appel à lui dès 1999 pour la direction visuelle de son opéra LIFE.

Il est l'auteur de nombreuses installations vidéo, telles frost frames en 1998, optical flat / fiber optic type en 2000 (collection du Musée National d'Art d'Osaka, Japon), IRIS avec la sculpteuse de brume Fujiko Nakaya pour la Biennale Internationale de Valencia en 2001.
Commande du Musée d'Histoire Naturelle de Lettonie à Riga, son installation Ice Core est présentée en 2005 lors de l'exposition "Conversations with Snow and Ice", une rétrospective des travaux du scientifique spécialiste de la neige et de la glace Ukichiro Nakaya (1900-1962).
Dans le cadre du programme d'échange Australie - Japon de la Fondation du Japon, Shiro Takatani part en 2006 pour un mois de résidence en Australie, à l'issue de laquelle il présente à Melbourne l'installation Chrono.
En 2007, il conçoit avec Ryuichi Sakamoto l'installation audiovisuelle LIFE – fluid, invisible, inaudible… (commande du YCAM, Yamaguchi, Japon), éditée l'année suivante en DVD.
Il participe par ailleurs avec d'autres artistes, scientifiques, journalistes, etc. à l'expédition en voilier “Cape Farewell” en Arctique. L'exposition relative à cette expédition est présentée en 2008 au Kagakumiraikan (National Museum of Emerging Science and Innovation) à Tokyo.
La même année il conçoit et met en scène le premier spectacle en son nom propre La chambre claire (die helle Kammer) pour le Theater der Welt 2008 à Halle en Allemagne.
Puis il collabore de nouveau avec Fujiko Nakaya sur l’installation CLOUD FOREST présentée au YCAM à Yamaguchi en 2010, et participe en tant que directeur visuel au Mallarmé Project - Igitur avec Moriaki Watanabe et Ryuichi Sakamoto au Kyoto Performing Arts Center en 2011.
Son deuxième spectacle CHROMA, dont Simon Fisher Turner compose la musique originale, est présenté pour la première fois en septembre 2012 au Biwako Hall à Shiga, Japon.
Suivent l'exposition “Kichizaemon X” avec Raku Kichizaemon XV au Sagawa Art Museum de septembre 2012 à avril 2013, l'installation silence spins avec Ryuichi Sakamoto et Seigen Ono, au Musée d'art contemporain de Tokyo en octobre 2012, puis à la Biennale de Sharjah aux Emirats Arabes Unis (printemps 2013), où Shiro Takatani présente également sa nouvelle installation Composition.
À l'occasion du dixième anniversaire du YCAM en 2013/14, sont présentés à Yamaguchi le spectacle LIFE-WELL avec Mansai Nomura et Ryuichi Sakamoto, l'installation éponyme et deux autres installations avec Ryuichi Sakamoto, water state 1 et une nouvelle version de LIFE – fluid, invisible, inaudible…
Le Tokyo Metropolitan Museum of Photography lui consacre l’exposition "CAMERA LUCIDA", proposant un panorama de son œuvre en tant que directeur artistique du collectif Dumb Type et en tant qu'artiste visuel, de décembre 2013 à janvier 2014.
Il réalise une des deux premières œuvres très remarquées pour la MATRICE LIQUIDE 3D, présentée d'avril 2014 à janvier 2015, à la Cité des sciences et de l'industrie à Paris lors de l'exposition "Art robotique".
L'installation vidéo 4K Mars en collaboration avec Xavier Barral est également présentée en avril 2014 lors du festival international de la photographie KYOTOGRAPHIE, au Musée de Kyoto.
Deux autres commandes lui sont confiées : MEMORANDUM OR VOYAGE, une nouvelle installation de Dumb Type pour le MOT | Museum of Contemporary Art Tokyo lors de l'exposition "Seeking New Genealogy-Bodies/Leaps/Traces" en septembre 2014 et une version spéciale de l'installation de brume et de son LIFE-WELL, en collaboration avec Ryuichi Sakamoto, pour le vingtième anniversaire du Park Hyatt à Tokyo au mois de novembre 2014.
Il collabore aux spectacles Sanbaso / Eclipse et MANSAI Boléro avec Mansai Nomura, tous deux présentés au MOT en décembre 2014 et à deux projets mis en scène par Watanabe Moriaki : Aoi no ue, L'ombre double (2014) et la pièce de heures Le Soulier de satin de Paul Claudel (2016).
Dans le même temps il crée son troisième spectacle, ST/LL, en mai 2015 au Volcan - Scène nationale du Havre (France) tout en poursuivant son étroite collaboration avec Ryuichi Sakamoto, qui donne lieu aux installations PLANKTON - A Drifting World at the Origin of Life (2016) avec Christian Sardet, async au WATARI-UM, Tokyo (2017) et IS YOUR TIME à l' ICC Tokyo, à un concert spécial au Park Avenue Armory à New York et une tournée en France avec le concert visuel dis.play en 2018 et la publication d'un Blu-ray, async surround (musique de Ryuichi Sakamoto et vidéo de Shiro Takatani, label commons).
En 2018 est également présentée la première grande exposition consacrée à Dumb Type "Actions + Reflexions" au Centre Pompidou-Metz, puis au MOT - Museum of Contemporary Art Tokyo, en 2019-2020.
Début 2020, il réalise Toposcan/Tokyo pour le Tokyo Photographic Art Museum, une nouvelle version de la série d'installations Toposcan, dévoilée lors du Yebisu International Festival for Art & Alternative Visions 2020, après Toposcan/Ireland (2013), Toposcan/Morocco (2014) et Toposcan/Baden-Württemberg (2016).
Son dernier spectacle, Tangent, est créé en février 2024 à Kyoto.

Ses œuvres ont été exposées entre autres festival GREC de Barcelone, Martin-Gropius-Bau à Berlin, Les Halles de Schaerbeek à Bruxelles, Musée d'Israël à Jérusalem, ZKM à Karlsruhe, Lille 2004 - Capitale européenne de la culture, Académie royale des arts à Londres, Musée d'art contemporain de Lyon, Festival d'automne à Madrid, Centre Pompidou à Metz, Fondation Cartier pour l'art contemporain à Paris, Festival Romaeuropa / MACRO à Rome, Festival international des arts de Singapore, Biennale de Sharjah, National Performing Arts Center - National Theatre & Concert Hall à Taipei, MOT - Museum of Contemporary Art Tokyo, NTT InterCommunication Center [ICC], Tokyo, New National Theatre Tokyo, Yamaguchi Center for Arts and Media [YCAM], entre autres.

En 2015, Shiro Takatani reçoit le 65è Prix des Beaux-Arts (art media) du Ministère de l'Éducation du Japon et en 2019 le Prix culturel de la Préfecture de Kyoto.