Yoshida Ayumi é aluna da Teitan Elementary quando Shinichi foi alistado em sua turma após ter sido encolhido pela droga APTX 4869. Pouco depois, Ayumi e sua colega de classe Genta tiveram a ideia de investigar uma mansão aparentemente assombrada. Eles convenceram Conan a ir junto, e Genta também recrutou pessoalmente Mitsuhiko quando este expressou sua crítica sobre assombrações sobrenaturais.

Como se viu, a assombração serviu como encobrimento para um antigo caso de homicídio. Após sua resolução, o quarteto decidiu permanecer unido e formar o núcleo do que viria a ser os Detective Boys. Por um tempo, Ayumi foi a única mulher dos Detective Boys até Haibara entrar no grupo.

Durante um caso envolvendo um estoque de moedas italianas roubadas pouco antes da formação oficial dos Detective Boys, Conan salvou o grupo de ser morto pelos mafiosos que também estavam atrás do ouro, ganhando a gratidão de Ayumi, que rapidamente se transformou em uma séria paixão.

Ayumi é uma garotinha ingênua e inocente que demonstra coragem de vez em quando e atua como o espírito alegre do time. Ela tem uma paixão aberta por Conan, o que o deixa desconfortável, embora Ayumi ache que ele tem sentimentos por Haibara porque tenta protegê-la e ela frequentemente os vê conversando entre si em particular.

Ayumi depois se torna mais amiga de Haibara e permite que Ayumi use o termo mais informal Ai-"chan" para se dirigir a ela. Quando está em um caso, Ayumi frequentemente faz observações muito simples que permitem seu progresso e resolução. Por exemplo, ela desbloqueou um dos códigos do contêiner Momotaro que os Detective Boys encontraram em Kurashiki deduzindo que provavelmente se referia a uma das estátuas do Museu de Arte de Oohara: eles tinham que caminhar 25 passos da estátua na direção para onde ela estava voltada.