Nato a Niigata, città giapponese, capoluogo della prefettura omonima in una famiglia di pescivendoli. Per via dei debiti contratti dal padre, al gioco d'azzardo, trascorse la sua infanzia in difficoltà finanziarie. Inizia a disegnare dalle scuole elementari. Dopo aver terminato le scuole medie, impossibilitato a continuare gli studi per l'indigenza economica in cui versa la famiglia, viene obbligato a lavorare come apprendista presso un grossista di frutti di mare a cui suo padre doveva dei soldi.
Deciso a diventare un autore di manga, preferisce dormire di meno per dedicare maggiore tempo alla sua passione. Nel 1958 presenta il suo lavoro d'esordio "Shinya no Kyaku" a un concorso per una rivista di un editore di manga a noleggio di Osaka. Nell'occasione Masaaki Sato, uno dei giudici, rimane tanto affascinato dall'opera da insistere nel volerlo premiare seppure non come vincitore dell'edizione. Mizushima ottiene un riconoscimento speciale.
Nel 1964 si trasferisce a Tokyo dove inizia a pubblicare diverse opere per la rivista Shōnen King. I suoi primi lavori non includono lo sport tanto amato dall'autore, il baseball. Poi lentamente prima con "Hoero Waka Tora" (1968) e "Ace no Jouken" (1969), per quanto la storia è di Kobako Hanato, si avvicina a quanto lui desiderava parlare, e dopo essersi allontanato continuando la collaborazione con Janato con "Zenikko" (1970 - 1971) iniziano i suoi primi grandi successi: "Otoko Doahou Koushien" (1970 - 1975) e "Dokaben" (1972 - 1981), iniziato per essere un manga sul judo viene poi indirizzato, con successo, verso il baseball.
Il primo è stato un grande successo tra i giovani, tanto da venire animato premiato dalla critica nel 1973 con il premio Shōgakukan per i manga, categoria generale e il secondo ottiene nel tempo diversi seguiti e una trasposizione animata a partire dal 1976 per complessivamente 163 episodi. Il totale cumulativo dei volumi di Dokaben è di 205, per numero è uno dei manga più lunghi di tutti i tempi (fino al 2024 è al secondo posto). Nel 1977 con Osamu Nagatani crea una rivista specializzata per i manga sul baseball, la Ikkyū Nyūkon.
Altri suoi lavori degni di nota sono "Yakyuukyou no Uta" (1972 - 1976, da cui nasce l'anime noto in Italia con il nome di "Pat, la ragazza del baseball") "Abu-san" (1973 - 2014), "Hikari no Kojirou" (1981 - 1984) e Stopper (1987-1992) sempre incentrati sul baseball. Si sposa con Shuko. Annuncia Il primo dicembre del 2020 il ritiro dalla sua lunga carriera; il suo ultimo lavoro è un one-shot dedicato ad “Abu-san” pubblicato nell’agosto 2018. In totale nel corso della sua carriera ha pubblicato oltre 540 volumi. Muore il 10 gennaio 2022, all'età di 82 anni, a causa di una polmonite. Molti giocatori professionisti di baseball come Daisuke Matsuzaka gli porgono omaggio.
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