Momo mula menari seawal usia muda dan memutuskan untuk menjadi seorang penyanyi kerana meminati Amuro Namie. Beliau mula mengenali K-Pop selepas menonton Rain dan Lee Hyori. Beliau telah dilihat oleh JYP Entertainment selepas mereka melihat video tarian beliau bersama kakaknya. Beliau diberitahu untuk menjalani ujibakat bersama kakaknya pada 13 April 2012 tetapi hanya beliau yang terpilih.[1] Beliau telah ditandatangani sebagai pelatih JYP bersama seorang lagi ahli dari Jepun, Sana Minatozaki, Kedua-dua mereka kemudiannya menjadi ahli Twice.

Pada tahun 2014, beliau muncul dalam video muzik Got7, "Stop Stop It" dan video muzik Bahasa Jepun Junho, "Feel". Pada tahun berikutnya, beliau muncul dalam video muzik Wooyoung, "R.O.S.E" dan miss A, "Only You". Beliau merupakan satu-satunya ahli yang tersingkir daripada rancangan Sixteen untuk dibawa masuk semula menjadi ahli Twice.[2][3] Pada 20 Oktober, Momo membuat kemunculan pertamanya sebagai ahli Twice menerusi album mini, The Story Begins dan lagu Like OOH-AHH.[4]