Ukończył studia na Uniwersytecie Tokijskim w 1951 roku, a od 1970 roku był profesorem tej uczelni, zajmując to stanowisko przez wiele lat. Doktorat obronił w 1955 roku na Uniwersytecie Rochester w stanie Nowy Jork. Na Uniwersytecie Tokijskim pracował w Międzynarodowym Centrum Fizyki Cząstek Elementarnych.
Opracował detektoryneutrinKamiokande i SuperKamiokande (zaczął działać pod koniec 1996). Wykonane z ich użyciem pomiary potwierdziły wyniki badań amerykańskiego fizyka i chemika, Raymonda Davisa. Podstawowa różnica między detektorami Davisa i Koshiby polegała na tym, że Kamiokande rejestrował czas zjawiska i kierunek, z którego dochodziły neutrina. Mógł też dowieść, że mierzone neutrina pochodziły ze Słońca. Aparatura Kamiokande pozwoliła też odkryć neutrina, które dotarły do nas po wybuchu supernowejSN 1987A w lutym 1987.
Razem z całą grupą Obserwatorium Kamioka otrzymał Nagrodę Asahi za 1987 rok[2].
W 2002 roku Masatoshi Koshiba otrzymał Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki, wspólnie z Raymondem Davisem Jr.. Uhonorowano ich za prace nad detekcją kosmicznych neutrin[3]. Koshiba i Davis otrzymali wspólnie połowę nagrody, druga połowa przypadła Riccardo Giacconiemu. Koshiba został odznaczony m.in. japońskim Orderem Kultury i Wielką Wstęgą Orderu Wschodzącego Słońca[4].
↑Birth of Neutrino Astrophysics, [w:] Nobel Media AB [online], www.nobelprize.org [dostęp 2020-11-15](ang.).
↑Nobel chemist, ex-Kobe mayor among government honorees, [w:] The Japan Times [online], www.japantimes.co.jp, 30 kwietnia 2003 [dostęp 2020-11-18](ang.).
↑ノーベル物理学賞受賞の小柴昌俊さん死去 94歳. NHKニュース. [dostęp 2020-11-17]. [zarchiwizowane z tego adresu (2020-12-05)].
↑Masatoshi Koshiba, winner of the Nobel Prize in Physics, died 94 years old | tellerreport.com. www.tellerreport.com. [dostęp 2020-11-17]. (ang.).
↑Japanese physicist Koshiba, 2002 Nobel Prize laureate, dies at 94. Kyodo News+. [dostęp 2020-11-17].
↑Japan Nobel laureate Koshiba who found neutrinos dies at 94. ABC News. [dostęp 2020-11-17]. (ang.).