2010年の愛知県立蒲郡高校から育成ドラフト会議にて福岡ソフトバンクホークスから4位で指名。
蒲郡高校では最高3回戦進出、全国的に無名だった千賀投手でしたが、指名された決め手が「アマ球界に詳しい」という愛知県のスポーツショップ経営者のおじさんからソフトバンクのスカウトに薦められたからというエピソードがあります。
入団1年目は３軍で体力作りに励み、その甲斐あり2年目にはMAX140キロだった球速が150キロ越えするまでに成長。その年に支配下登録されました。
その後、「お化けフォーク」と称されるほどの落差のあるフォークを習得すると、1軍の主力投手に成長。2016年は先発で12勝を挙げ、一流選手の仲間入りに。
更に先日行われたWBC（ワールドベースボールクラシック）の日本代表に選出され4試合を通じて防御率0.82を記録し大活躍。また、通算の奪三振数は16で、本大会に登板した投手としては最も多く、本大会のベストナインに日本代表で唯一投手部門で選出され、一気にメジャーからも注目される投手に成長しました。

横浜商業卒業後単身渡米し、マイナーリーグのミズーラ・オスプレイで4年間プレー。しかし、シングルAにすら一度も昇格できなかったため帰国。
その後2005年10月、横浜ベイスターズと東北楽天ゴールデンイーグルスの入団テストを受けるが不合格。最後に受けた読売ジャイアンツの入団テストで合格し、同年に初めて開催された育成選手ドラフトでの指名を経て巨人に育成選手として入団。
1年目はイースタン・リーグで25試合に登板、防御率1.61の成績を残し、翌シーズン途中で支配下登録されました。
リーチの長い腕とサイド気味のスリークォーターから投げるキレのある最速153km/hの速球とカットボール、ツーシーム、スライダー、チェンジアップを武器とする左腕。
3年目の2008年には中継ぎ投手として定着し、61試合登板、11勝を挙げ、見事新人王に輝きました。
以降昨シーズンまで9年連続で60試合以上の登板を果たし、超鉄人ぶりの投球を見せ、巨人の中継ぎ陣の屋台骨として活躍し続けています。