Ayumi Yoshida ist eine junge Schülerin der Teitan-Grundschule, etwa sechs bis sieben Jahre alt, die zu einer zentralen Figur bei der Gründung der Amateurdetektivgruppe wird, die als Detective Boys bekannt ist. Ihr Leben ändert sich mit der Ankunft eines neuen Klassenkameraden, eines Jungen, der sich Conan Edogawa nennt. In dem Glauben, ein altes Herrenhaus sei verflucht, überredet Ayumi zusammen mit ihren Freunden Genta Kojima und Mitsuhiko Tsuburaya Conan, sie bei der Untersuchung zu begleiten. Der Fall entpuppt sich als Tarnung für einen Mord, und mit Conans Hilfe lösen sie das Rätsel, was zur offiziellen Gründung der Detective Boys führt. Kurz darauf festigt ein weiterer Vorfall mit gestohlenen Goldmünzen ihre Bindung, als Conan die Gruppe vor einer Gefahr rettet – eine Tat, die ihm Ayumis tiefe Dankbarkeit und bald darauf eine ernsthafte romantische Schwärmerei einbringt.

Als Charakter ist Ayumi durch ihre fröhliche und unschuldige Art geprägt; sie ist oft das enthusiastische und mutige Herz der Detective Boys. Sie ist ein vorwiegend naives kleines Mädchen, das das Abenteuer des Rätsellösens wirklich genießt, wobei sie mehr von der Freude am Entdecken und der Problemlösung motiviert ist als von tiefer, logischer Deduktion. Trotz ihrer Jugend zeigt sie eine stille Stärke und einen Willen, der von anderen respektiert wird, einschließlich der zurückhaltenderen Ai Haibara. Ihre unschuldige Tapferkeit und ihr reinherziger Geist machen sie zu einer natürlichen Quelle emotionaler Unterstützung und Positivität für die Gruppe.

Ayumis Hauptmotivation ist ihre starke, offene Zuneigung zu Conan Edogawa. Sie hat eine ernsthafte Schwärmerei für ihn, träumt oft davon, ihn in Zukunft zu heiraten, was Conan sichtlich unangenehm ist. Sie sieht zu ihm als zuverlässigen Helden und Vorbild auf, und ihre Gefühle sind eine ständige, wenn auch einseitige Quelle von Humor und Zärtlichkeit in der Geschichte. Diese Schwärmerei führt auch zu Momenten unschuldiger Eifersucht, insbesondere in Bezug auf Conans enge und oft private Gespräche mit der Detective-Boy-Kollegin Ai Haibara. Ayumi vermutet, dass Conan Gefühle für Haibara haben könnte, was ihr etwas Sorge bereitet, obwohl sie nie zulässt, dass dies ihre eigene wachsende Freundschaft mit dem anderen Mädchen trübt.

Innerhalb der Erzählung hat Ayumi die entscheidende Rolle als Gründungsgeist der Detective Boys. Sie war die Erste, die sich mit Conan anfreundete, und diejenige, die die ersten Mitglieder zusammenbrachte. Eine Zeit lang ist sie das einzige weibliche Mitglied, bis zur Ankunft von Ai Haibara, woraufhin Ayumi die Erste ist, die aktiv auf sie zugeht, versucht, sich mit ihr anzufreunden, und sie zu ihren Ermittlungen einlädt. Ihre soziale Wärme ist für die Dynamik der Gruppe unerlässlich und hält die Mitglieder mit ihrer Freundlichkeit zusammen.

Ayumis Schlüsselbeziehungen sind zentral für ihre Entwicklung. Ihre Dynamik mit Conan Edogawa ist geprägt von ihrer unerwiderten Schwärmerei und ihrem völligen Vertrauen in seine Fähigkeiten. Conan seinerseits ist oft von ihrer Direktheit verlegen, respektiert sie aber als gute Freundin und arbeitet stets daran, sie zu beschützen. Ihre Freundschaft mit Ai Haibara ist besonders bedeutsam und entwickelt sich von einer distanzierten Achtung zu einer engen, schwesterlichen Bindung. Ayumi ist diejenige, die beharrlich versucht, sich mit der anfangs distanzierten Haibara anzufreunden, und sich schließlich das Privileg verdient, sie mit dem informellen und liebevollen Namen „Ai-chan“ zu nennen – ein Zeichen ihres tiefen Vertrauens. Im Gegenzug beginnt Haibara, Ayumi wie eine kleine Schwester zu betrachten. In der Zwischenzeit bleibt Ayumi glücklicherweise unbewusst, dass sowohl Genta als auch Mitsuhiko in sie verknallt sind, und deutet ihre Eifersucht auf ihre Aufmerksamkeit für Conan als einfache Freundschaft.

Obwohl sie kein deduktives Genie wie Conan ist, besitzt Ayumi bemerkenswerte Fähigkeiten, die der Gruppe helfen. Ihre wertvollste Fähigkeit ist ein scharfes Auge für das Beobachten seltsamer oder unpassender Details im Erscheinungsbild oder in der Umgebung von Menschen. Zum Beispiel bemerkte sie einmal eine subtile Veränderung in den Pflegegewohnheiten einer Person, die einen entscheidenden Hinweis lieferte. Bei einer anderen Gelegenheit half ihre einfache, aber kluge Beobachtung den Detective Boys, ein komplexes Rätsel zu entschlüsseln, was zeigt, dass ihre Einsichten, wenn auch kindlich, für den Fortschritt in einem Fall wesentlich sein können. Über die Deduktion hinaus wird auch erwähnt, dass sie gut im Zeichnen ist – eine Fähigkeit, die gelegentlich in der Erzählung hervorgehoben wird. Im Laufe der Zeit zeigt Ayumi Anzeichen von Reife, wird mutiger und emotional etwas reifer, während sie ihre Gefühle und ihre sich vertiefenden Freundschaften innerhalb der Detective Boys navigiert.