Mitsuhiko Tsuburaya frequenta a Escola Elementar de Teitan quando Shinichi, na forma de Conan Edogawa, entra em sua turma. Pouco depois, Ayumi e Genta sugerem investigar uma mansão que supostamente é assombrada; eles convencem Conan a acompanhar o trio. Quando Mitsuhiko demonstra ceticismo quanto a fantasmas sobrenaturais, Genta insiste fortemente para que ele também vá.

A trama de fantasma se revela apenas um disfarce para um antigo caso de homicídio. Em seguida, ao encontrar acidentalmente um mapa do tesouro, Ayumi, Genta, Mitsuhiko e Conan partem em busca de moedas de ouro italianas roubadas. Durante a expedição, Conan salva o grupo dos membros da máfia que também estão atrás do ouro.

Com o caso resolvido, Mitsuhiko se junta a Genta e Ayumi, formando o núcleo do grupo de detetives amadores conhecido como Detetives Boys. Ele gosta de ler livros de ciência e adota uma abordagem científica para resolver problemas. É um garoto inteligente e bem lido, que acredita que a tecnologia pode solucionar a maioria das questões.

Devido à educação estrita dos pais, Mitsuhiko costuma ser muito formal com os mais velhos, usando o sufixo "-san" em japonês mesmo quando não há intimidade no relacionamento. Em diversas ocasiões foi demonstrado que ele valoriza estar preparado para qualquer situação e gosta de estudar assuntos científicos, históricos e gerais por puro interesse e diversão.

Essa curiosidade o faz fornecer informações úteis sempre que necessário. Em um episódio, Ayumi ficou impressionada depois que Mitsuhiko apresentou fatos históricos precisos sobre a Casa Ohashi em Kurashiki; ele sorriu satisfeito, pensando: “Estou tão feliz por ter estudado!”. Ele também é pró‑ativo e antecipa possíveis desdobramentos.

Por exemplo, enquanto os detetives tentavam resolver enigmas encontrados em um contêiner Momotaro num pequeno rio de Kurashiki, ocorreu um assassinato que levou à queima de diferentes códigos. Conan ficou satisfeito quando Mitsuhiko anunciou orgulhosamente que havia anotado tudo no caderno de detetives “pensando que algo assim poderia acontecer”.

Mitsuhiko costuma ser mais astuto e esperto que Genta e Ayumi, às vezes liderando a investigação quando Conan e Haibara não estão presentes. Apesar da inteligência precoce, ele ainda é uma criança do ensino fundamental e aprecia atividades típicas de sua idade, como fazer bonecos de neve ou caçar tesouros.

Essas características o tornam o melhor amigo de Genta e Ayumi. Ele não gosta de cenouras e sempre as evita quando possível. Seus pais são professores, e ele tem uma irmã mais velha, Asami Tsuburaya, cerca de dez anos maior que ele.