Fils de Kamio Heizaburō, samouraï au service du clan Suwa de la province de Shinano (actuelle préfecture de Nagano), Kamio est diplômé de l'académie de l'armée impériale japonaise en 1874 et sert comme sergent dans l'infanterie durant la rébellion de Satsuma de 1877. Il gravit rapidement les échelons jusqu'au grade de segent-major et est nommé temporairement sous-lieutenant à la fin de 1877. Sa nomination devient officielle à la fin de la rébellion et en 1882, il est promu lieutenant.
Kamio sert dans l'Empire de Chine comme attaché militaire de 1885 à 1886[1], période durant laquelle il est promu capitaine. De retour au Japon, il est assigné à divers postes d'État-major et devient major en .
Il retourne en Chine comme attaché militaire à l'ambassade japonaise de Pékin de 1892 à 1894. Au début de la première guerre sino-japonaise, il est officier d'État-major dans la 2earmée. Il est promu lieutenant-colonel à la fin de la guerre puis colonel en 1897 quand il assume le commandement du 3erégiment de la garde impériale.
Kamio est stationné en Europe de à . Il devient ensuite chef d'État-major de la 1redivision en 1900, puis de la 10edivision l'année suivante. En , il est promu général de brigade.
Au début de la Première Guerre mondiale, Kamio, qui a la réputation d'être plus prudent que brillant, est nommé commandant des forces alliés terrestres lors du siège de Tsingtao. Il utilise autant que possible la logistique et la puissance de feu écrasante pour limiter le nombre de morts[3].
Le , la 18edivision de Kamio de 23 000 hommes et 144 canons commence le bombardement du port. La ville tient pendant deux mois et Kamio est félicité pour sa tactique et son déploiement prudent de l'artillerie visant à appuyer l'avancée de l'infanterie.
Kamio sert ensuite comme gouverneur japonais de Tsingtao et est promu général de corps d'armée en . Un mois plus tard, il reçoit le titre de baron (danshaku) selon le système de noblesse kazoku.
Il entre dans la réserve en , et se retire complètement en 1925. Il meurt en 1927 et est enterré au cimetière de Zōshigaya.