Ayumi Yoshida, eine Erstklässlerin an der Teitan Grundschule, ist ein Gründungsmitglied der Detektivjugend und lebt mit ihren Eltern in einem hochwertigen Apartmentkomplex. Ursprünglich das einzige weibliche Mitglied der Gruppe, bis Ai Haibara dazu stieß, besitzt Ayumi eine naive und unschuldige Persönlichkeit, die durch einen fröhlichen Geist gekennzeichnet ist, der die Gruppenmoral steigert. Sie entwickelt allmählich Mut während der Ermittlungen. Sie überredete Conan Edogawa, sich ihr, Genta Kojima und Mitsuhiko Tsuburaya bei der Erkundung eines Spukhauses anzuschließen, was zur Aufklärung eines Mordfalls und zur Gründung der Detektivjugend führte. Nachdem Conan die Gruppe in einem frühen Fall, der gestohlene italienische Goldmünzen betraf, vor Mafia-Mitgliedern gerettet hatte, entwickelte Ayumi ernsthafte Gefühle für ihn, was Conan Unbehagen bereitete und Eifersucht bei Mitsuhiko und Genta auslöste, die beide Gefühle für sie hegen. Ayumi interpretiert Conans beschützendes Verhalten gegenüber Haibara manchmal fälschlicherweise als romantisches Interesse, obwohl sie schließlich eine enge Freundschaft mit Haibara bildet, die es Ayumi erlaubt, sie "Ai-chan" zu nennen. Bei Ermittlungen trägt Ayumi durch einfache, aber scharfsinnige Beobachtungen bei. Sie entschlüsselte einen Code von einem Momotaro-Behälter, indem sie ihn mit Statuenrichtungen im Oohara Kunstmuseum verband, und bemerkt subtile Details wie Unstimmigkeiten im Erscheinungsbild eines Verdächtigen. Ihre Problemlösungsfähigkeiten unterstützen die Fallaufklärungen, wie die kollektive Lösung eines Rätsels in Episode 259. Im OVA "Eine Herausforderung von Agasa! Agasa gegen Conan und die Detektivjugend" beteiligt sich Ayumi mit der Gruppe an der Lösung des Rätsels von Professor Agasas verschlüsselter Entführungs-Herausforderung, was zur Auffindung eines entführten Mädchens und der Ergreifung der Verdächtigen Osamu Yoda und Miki Ogura führt. Ayumi pflegt respektvolle Beziehungen zu Erwachsenen, spricht Hiroshi Agasa als "Professor" an und verwendet formelle Anreden für Beamte wie Wataru Takagi und Miwako Sato. Sie verwendet familiäre Ehrenbezeichnungen für ältere Charaktere, wie "Ran-onēsan" für Ran Mouri und "Shinichi-oniisan" für Shinichi Kudo, was ihre höfliche und aufmerksame Natur widerspiegelt.