Il a découvert plusieurs comètes, dont la célèbre comète brillante C/1965 S1 (Ikeya-Seki) et la comète périodique153P/Ikeya-Zhang qui est sa sixième comète découverte le quasi simultanément avec le Chinois Zhang Daqing. Kaoru Ikeya a fait sa première découverte en 1963 à l'aide d'un télescope optique qu'il avait fabriqué lui-même avec un petit budget.