Nobuyuki Kai, ein Schüler des dritten Jahres an der Nekoma High mit schwarzem Buzzcut-Haarschnitt, dunklen Augen und einem ruhigen, zugänglichen Aussehen, ist der Vize-Kapitän des Jungen-Volleyballteams. Mit einer Größe von 176,5 cm und einem Gewicht von 68,9 kg trägt er das Trikot mit der Nummer 2. Seine Persönlichkeit spiegelt Gelassenheit und Umsicht wider; er hält sich oft im Hintergrund, äußert sich aber höflich, wenn er sich einbringt. Kai trat dem Nekoma-Volleyballclub im ersten Jahr gemeinsam mit Tetsurō Kuroo und Morisuke Yaku bei, vereint durch das Ziel, die Nationals zu erreichen. Während der Tokyo Prefectural Qualifiers unterstützt Kai Taketora Yamamoto, als dieser sich wegen der Anfeuerungen seiner Schwester Akane gegen Fukurōdani Academy schämt, und trägt mit Receives und Spikes zum Spiel bei. Er entwickelt auch Strategien mit Kenma Kozume bezüglich Bokuto Koutarōs Gewohnheiten. Als Yaku sich im Spiel gegen Nohebi Academy den Knöchel verletzt, bewahrt Kai die Konzentration, erkennt später Nohebis gezielte Angriffe auf Yamamoto und fängt Takachiho's Aufschlag erfolgreich ab, um deren Taktik zu kontern. Er feiert Nekomas Sieg mit Kuroo und Yaku. Im Land VS Air OVA spielt Kai für Tokyos Auswahl gegen Fukurōdani bei den Spring High Nationals. Er erzielt einen frühen Punkt mit einem Spike und fängt Bokutos kraftvollen Aufschlag ab. Während des Spiels unterstützt er Lev Haiba nach Fehlern und anerkennt Akane Yamamotos Bewunderung für Levs Sprunghöhe. Bei den Tokyo Nationals liefert Kai solide Receives gegen Kiyokawas Ace und durchschaut Sarukawas Finte, was ihm Anerkennung des Kommentators einbringt. In der Nacht vor dem Sarukawa-Spiel ermutigt er Yaku, den jüngeren Teamkameraden im folgenden Jahr zu vertrauen, und bestätigt Kenmas gesteigerte Entschlossenheit nach dem Treffen mit Karasunos Hinata Shoyo. Im Spiel gegen Karasuno ist Kai für das Annehmen von Tobio Kageyamas kraftvollen Aufschlägen verantwortlich, wird aber gegen Ende des zweiten Satzes für Inuoka ausgewechselt, um die Blockabwehr gegen Hinata zu verstärken, und kehrt im dritten Satz zurück. Nach dem Spiel rührt sein Ausdruck der Dankbarkeit für drei Jahre gemeinsamen Spiels mit Kuroo und Yaku diese zu Tränen. Später beobachtet er Hoshiumi Kōrais außergewöhnliche Receives während Karasunos Spiel gegen Kamomedai. Nach der Highschool wird Kai Gärtner und Arborist. Er trifft sich mit ehemaligen Teamkameraden bei einem späteren Treffen in Kenmas Haus. Ein One-Shot-Manga mit dem Titel "Nobuyuki Kai's Nightmare" existiert, allerdings fehlen Quellen mit spezifischen Inhaltsangaben. Seine okinawanische Herkunft wird durch seinen Nachnamen "Kai" (Meer), seinen dunkleren Teint und sein Lieblingsessen, okinawanische Seetrauben, nahegelegt, ist aber nicht explizit bestätigt. Kai pflegt starke Bindungen zu seinen Teamkameraden, insbesondere seine dreijährige Verbindung mit Kuroo und Yaku. Er unterstützt jüngere Spieler wie Lev und Inuoka in schwierigen Situationen. Zu seiner Familie gehört seine jüngere Schwester Akane, die Nekoma bei Spielen anfeuert. Seine Volleyball-Statistiken zeigen ausgewogene Fähigkeiten: Kraft 3/5, Sprungkraft 2/5, Ausdauer 3/5, Spielverständnis 4/5, Technik 4/5 und Schnelligkeit 3/5. Kais Spielstil betont defensive Stabilität, konstante Receives und taktisches Bewusstsein, was sich mit Nekomas "Blut"-Philosophie des Aufrechterhaltens von Ballwechseln deckt. Offensiv trägt er mit gelegentlichen Spikes und Aufschlägen bei.