Capitã Kobayashi ist die Kommandantin des Generationenschiffs Sidonia und eine zentrale Figur im Überlebenskampf der Menschheit gegen die außerirdischen Gauna. Ihre Vergangenheit ist tief in der Geschichte dieses Konflikts verwurzelt, da sie eine der wenigen Überlebenden des ersten erfolgreichen Gefechts mit einer Gauna vor über sechs Jahrhunderten vor den Hauptereignissen der Geschichte ist. Diese Begegnung verschaffte ihr einen Platz unter den Gründungsmitgliedern des Unsterblichen Schiffskomitees, nachdem sie biologischen Behandlungen unterzogen wurde, die ihren Alterungsprozess stoppten und sie funktional unsterblich machten. Trotz ihres hohen Alters bewahrt sie ein jugendliches Aussehen, das sie während ihrer offiziellen Pflichten normalerweise hinter einer markanten Maske verbirgt. Ihr langes schwarzes Haar ist meist zu einem Pferdeschwanz gebunden.

Ihre Persönlichkeit ist von einer tiefgreifenden Stoizität und einem unerschütterlichen Rationalismus geprägt. Als Anführerin ist Kobayashi durch ihr Engagement für das Überleben der Menschheit über alles andere definiert. Sie ist bereit, außergewöhnliche Risiken einzugehen und schreckliche Entscheidungen zu treffen, um Sidonia zu schützen, einschließlich der Autorisierung, Piloten im Kampf zurückzulassen oder sogar die berechnete Opferung großer Teile des Schiffs selbst, wenn es dem Allgemeinwohl dient. Während sie in ihrer Kommandoposition eine professionelle und emotional distanzierte Haltung bewahrt und selbst angesichts einer Katastrophe selten Bedrängnis zeigt, besitzt sie eine verborgene, verspielte Seite. Eine ihrer wenigen persönlichen Freuden ist es, sich zu verkleiden und sich unter die gewöhnliche Besatzung zu mischen, anonym in Rollen wie einer Krankenschwester oder einer Restaurantangestellten zu arbeiten, was ihr ein Stück Normalität ermöglicht.

Kobayashis zentrale Motivation ist die Bewahrung und letztendliche Expansion der Menschheit. Anfangs ist sie eine Befürworterin der Führung des Unsterblichen Schiffskomitees, aber im Laufe der Jahrhunderte wird sie desillusioniert von der politischen Korruption und Stagnation, die unter seinen Mitgliedern Einzug hält. Dies führt dazu, dass sie Autorität an sich zieht, schließlich abweichende Komiteemitglieder hinrichtet und den Rat auflöst, um die Mission der Sidonia wieder auf militärische Effizienz und Überleben auszurichten. Ihre tiefsitzende Müdigkeit nach Jahrhunderten des Lebens und das Gefühl, kaum Fortschritte in Richtung ihrer Ziele gemacht zu haben, werden später in der Geschichte deutlicher und offenbaren eine Figur, die sowohl entschlossen als auch zutiefst erschöpft ist.

In der Geschichte spielt Kobayashi die Rolle der obersten strategischen Autorität, die die Guardian-Piloten bei der Verteidigung des Schiffs anleitet. Sie ist die gesetzliche Vormundin des Protagonisten Nagate Tanikaze, eines Klons des legendären Piloten Hiroki Saito. Ihre Beziehung zu Nagate ist komplex; sie vertraut seinen außergewöhnlichen Fähigkeiten und sieht ihn als die beste Hoffnung der Menschheit, was ihm mehr Freiheit gibt als seinem Vorgänger, um eine zukünftige Rebellion zu verhindern. Ihre Beziehung zu Hiroki Saito war jedoch durch ihre Pflichtergebenheit belastet. Als Saito des ewigen Lebens und Konflikts überdrüssig wurde, versuchte sie, ihn zu zwingen, die Unsterblichkeitsmedizin weiterzunehmen, eine Entscheidung, die zu seiner Desillusionierung beitrug. Ihre Beziehung zu der ebenfalls unsterblichen Lala Hiyama ist angespannt, geprägt von Spannungen über Kobayashis Entscheidungen bezüglich Nagate.

Kobayashis Charakter entwickelt sich deutlich von ihren jüngeren Jahren, in denen sie große Sorge um Kameraden und Mut im Kampf zeigte. Zur Zeit der Serie ist sie viel strenger und pragmatischer geworden. Ihre nahezu vollständige Autorität wird gefestigt, als sie den Rest des Unsterblichen Komitees säubert und in der Praxis zur Diktatorin wird. Im letzten Handlungsbogen vertraut sie Nagate vor der entscheidenden Schlacht ihre vergangenen Geheimnisse und persönliche Müdigkeit an. Nach der erfolgreichen Kolonisierung eines neuen Sternsystems durch die Menschheit übergibt sie schließlich das Kommando an einen Nachfolger und entscheidet sich, sich auf dem neuen Planeten niederzulassen, wobei sie sich endgültig von ihrer jahrhundertelangen Wache zurückzieht.

Ihre bemerkenswerten Fähigkeiten resultieren aus ihrer biologischen Unsterblichkeit und jahrhundertelanger Erfahrung. Sie ist eine hochqualifizierte und entschlossene Stratege, die in der Lage ist, unter immensem Druck nüchterne Urteile zu fällen. Ihre Autorität ist absolut, besonders nach der Auflösung des Unsterblichen Komitees, was es ihr erlaubt, die gesamte militärische und politische Macht des Schiffs zu lenken. Darüber hinaus ist sie eine geschickte Schauspielerin, die während ihrer Undercover-Ausflüge nahtlos verschiedene Personas und Rollen innerhalb der Schiffsgemeinschaft annehmen kann.