Активно заниматься дзюдо начала в возрасте шести лет.
Впервые заявила о себе в сезоне 2009 года, выиграв серебряную медаль в абсолютной весовой категории на летней Универсиаде в Белграде и получив бронзу на молодёжном чемпионате мира в Париже. Год спустя дебютировала в зачёте Кубка мира, в частности завоевала бронзовую медаль на этапе в Болгарии и серебряную медаль на этапе в Южной Корее.
Одержала победу в командной дисциплине на Универсиаде в Шэньчжэне. В 2015 году Ямабэ побывала на чемпионате мира в Астане, откуда привезла награду бронзового достоинства, выигранную в тяжёлой весовой категории — на стадии четвертьфиналов уступила китаянке Юй Сун. При этом в командном зачёте японки заняли первое место.
Благодаря череде удачных выступлений удостоилась права защищать честь страны на летних Олимпийских играх 2016 года в Рио-де-Жанейро. В стартовом поединке взяла верх над литовской дзюдоисткой Сантой Пакените, затем в четвертьфинале победила представительницу Нидерландов Тесси Савелкоулс, но в полуфинале была побеждена титулованной кубинкой Идалис Ортис.
В утешительной встрече за третье место прошла представлявшую Турцию Кайру Сайит и завоевала тем самым бронзовую олимпийскую медаль. Став бронзовой олимпийской призёркой, Канаэ Ямабэ осталась в основном составе японской национальной сборной и продолжила принимать участие в крупнейших международных турнирах.
Так, в феврале 2017 года она выиграла серебряную медаль на турнире Большого шлема в Париже.
