Mari Hayase ist die Protagonistin des Anime Time Travel Girl. Sie ist eine Schülerin der zweiten Klasse der Mittelschule, die mit ihrer Mutter Akira, einer erfahrenen Patissière, und ihrer jüngeren Schwester Rika zusammenlebt. Ihr Vater Eiji, ein brillanter Wissenschaftler, verschwand drei Jahre vor Beginn der Geschichte spurlos und hinterließ nur ein mysteriöses Amulett, das als Armillarsphären-Kompass bekannt ist. Eines Tages entdeckt Mari ein altes Buch im Arbeitszimmer ihres Vaters, und als der Kompass darauf reagiert, wird sie in die Vergangenheit versetzt. Dieses Ereignis setzt sie auf eine Mission, um ihren verschwundenen Vater zu finden, während sie gleichzeitig acht der einflussreichsten Wissenschaftler und Erfinder der Geschichte trifft, darunter William Gilbert, Benjamin Franklin, Alessandro Volta, Michael Faraday, Samuel Morse, Alexander Graham Bell, Heinrich Hertz und Thomas Edison.

Mari wird als aufgeweckt und freundlich beschrieben, mit einem entschlossenen und manchmal aggressiven Antrieb, ihre Ziele zu erreichen. Sie gibt in allem, was sie tut, ihr Bestes, obwohl sie gelegentlich dazu neigt, Ideen oder Lösungen scheinbar aus dem Nichts zu entwickeln, was eine kreative und spontane Seite widerspiegelt. Sie ist sowohl neugierig als auch abenteuerlustig, immer bestrebt, etwas über Wissenschaft und Geschichte zu lernen, zeigt aber auch eine vorsichtige und verantwortungsbewusste Natur. Sie schätzt Sicherheit und Führung von denen, denen sie vertraut, und sie ist ihren Freunden und ihrer Familie gegenüber zutiefst loyal, wobei sie oft deren Bedürfnisse über ihre eigenen stellt. Diese Kombination aus Kühnheit und Zuverlässigkeit macht sie zu einer natürlichen, aber manchmal ängstlichen Anführerin, die im Laufe ihrer Reise selbstbewusster wird.

Marias Hauptmotivation ist es, ihren Vater zu finden und den Grund für sein Verschwinden zu verstehen, aber ihre Reisen geben ihr auch eine breitere Wertschätzung dafür, wie wissenschaftliche Entdeckungen die Welt formen. Sie wird von ihrer besten Freundin Waka Mizuki und Wakas Bruder Shun unterstützt, die sie auf ihren Zeitreise-Abenteuern begleiten. Gemeinsam nutzen sie den Armillarsphären-Kompass, um wichtige Momente der Geschichte zu besuchen. Durch ihre Interaktionen mit den Wissenschaftlern, denen sie begegnet, lernt Mari Ausdauer, Einfallsreichtum und die menschliche Seite der Innovation kennen. Im Laufe der Serie entwickelt sie sich von einer gewöhnlichen Mittelschülerin zu einer reiferen und einfühlsameren jungen Person und gewinnt ein tieferes Verständnis für Arbeit, Freundschaft und die Bedeutung der Familie. Zu ihren bemerkenswerten Fähigkeiten gehört die Macht, mit dem Kompass durch die Zeit zu reisen, sowie eine einfallsreiche und anpassungsfähige Denkweise, die ihr hilft, sich in unbekannten Epochen zurechtzufinden und Probleme spontan zu lösen.