Rei Kitajima nació el 5 de abril de 1986 en la prefectura de Kanagawa, Japón. Desde muy joven mostró interés por el mundo del entretenimiento, aunque su camino hacia la industria para adultos no fue planeado. Creció en un entorno familiar tradicional, lo que la llevó a desarrollar una personalidad reservada fuera del ámbito profesional. Según entrevistas, su decisión de incursionar en la industria del cine para adultos surgió tras conocer a un agente de talentos durante sus años de universidad, donde estudiaba diseño gráfico.
Debutó en 2006 con el estudio Moodyz, una de las productoras más reconocidas de Japón. Su primera película, titulada "Kitajima Rei Debut", marcó el inicio de una carrera que la llevaría a convertirse en una de las actrices más populares de su generación. En sus primeros trabajos, destacó por su naturalidad frente a la cámara y su capacidad para interpretar diversos roles, desde escenas románticas hasta temáticas más atrevidas. Durante sus primeros años, firmó contratos exclusivos con varias productoras, lo que le permitió acumular experiencia y construir una base de seguidores leales.
A partir de 2008, Rei Kitajima comenzó a trabajar con estudios internacionales, participando en producciones filmadas en Estados Unidos y Europa. Su dominio del inglés, aunque básico, le facilitó colaborar con actores y directores extranjeros. En 2010, apareció en la serie "Tokyo Gangsters" de la productora estadounidense Vivid Entertainment, lo que amplió su reconocimiento más allá de Japón. Durante este período, también incursionó en el modelaje erótico y la fotografía artística, publicando varios libros de imágenes que fueron bien recibidos por el público.
Hacia 2015, Rei decidió reducir su participación en la industria para dedicarse a proyectos personales. Se mudó a la ciudad de Osaka, donde abrió un pequeño café temático inspirado en la cultura pop japonesa. En entrevistas, ha mencionado que esta etapa le permitió reconectar con su pasión por el diseño y la gastronomía. Aunque se mantuvo alejada de los reflectores, ocasionalmente asiste a convenciones de entretenimiento para adultos como invitada especial. En el ámbito privado, se sabe que mantiene una relación estable con un profesional del sector tecnológico, aunque prefiere no compartir detalles íntimos públicamente.
A lo largo de su carrera, Rei Kitajima participó en más de 300 películas y fue nominada en múltiples ocasiones a los premios de la industria japonesa, como los AV Open y los Premium Awards. Su estilo natural y su disposición a explorar nuevos géneros influyeron en una generación de actrices posteriores. Además, ha sido defensora de los derechos de las trabajadoras del cine para adultos, abogando por mejores condiciones laborales y mayor transparencia en los contratos. Su testimonio en documentales sobre la industria ha sido citado por investigadores académicos como ejemplo de la evolución del entretenimiento para adultos en Asia.