Kosuke Hagino (Tochigi, 15 augustus 1994) is een Japanse zwemmer. Hij vertegenwoordigde zijn vaderland op de Olympische Zomerspelen 2012 in Londen en op de Olympische Zomerspelen 2016 in Rio de Janeiro.
Op de wereldkampioenschappen zwemmen jeugd 2011 in Lima werd Hagino wereldkampioen bij de jeugd op de 200 meter wisselslag.
Bij zijn internationale seniorendebuut, op de Olympische Zomerspelen 2012 in Londen, veroverde de Japanner de bronzen medaille op de 400 meter wisselslag en eindigde hij als vijfde op de 200 meter wisselslag. Op de wereldkampioenschappen kortebaanzwemmen 2012 in Istanboel eindigde Hagino als vierde op zowel de 200 meter rugslag als de 400 meter wisselslag en als zesde op de 200 meter wisselslag. Op de 100 meter rugslag strandde hij in de halve finales. Samen met Yuki Kobori, Fumiya Hidaka en Daiya Seto eindigde hij als zesde op de 4x200 meter vrije slag, op de 4x100 meter wisselslag eindigde hij samen met Akihiro Yamaguchi, Kazuya Kaneda en Kenji Kobase op de zesde plaats.