Kuroko Shirai ist eine Level-4-Teleportations-Esperin, die die Tokiwadai-Mittelschule in Academy City besucht. Ihr Familienname, Shirai (白井), bedeutet „weißer Brunnen“, und ihr Vorname, Kuroko (黒子), kombiniert „schwarz“ mit dem weiblichen Suffix „-ko“, was auf traditionelle japanische Bühnenarbeiter in schwarzer Kleidung anspielt und thematische Elemente ihrer Erzählung widerspiegelt. Ihre Familie betreibt eine große Convenience-Store-Kette, White Spring Holdings, was subtil den „weißen“ Teil ihres Namens aufgreift.
Als Mitglied des Judgment-Disziplinarausschusses setzt sie sich mit strengem Moralkodex und selbstloser Hingabe für Gerechtigkeit in Academy City ein. Ihre Teleportationsfähigkeit ermöglicht es ihr, Objekte oder sich selbst innerhalb eines Radius von 81,5 Metern zu bewegen, begrenzt auf 130,7 Kilogramm. Sie trägt Metallpfeile an ihren Oberschenkeln, die sie präzise teleportiert, um Ziele außer Gefecht zu setzen. Anfangs konnte sie sich nicht selbst teleportieren, beherrschte diese Fähigkeit jedoch nach ihrem Eintritt in Tokiwadai. Die Nutzung ihrer Kraft erfordert intensive Konzentration für räumliche Berechnungen, was sie anfällig für Störungen macht.
Kuroko zeigt eine ausgeprägte Persönlichkeitsdichotomie. Sie vertritt eine moderne, zukunftsorientierte Weltanschauung, was sie unwissend über traditionelle japanische Bräuche wie das „Liebesregenschirm“-Ritual macht. Sie ist direkt, skeptisch gegenüber unwissenschaftlichen Konzepten wie natürlich vorkommenden Espers (Gemstones) und ignoriert Stadtlegenden, bis Beweise vorgelegt werden. Ihr auffälligstes Merkmal ist ihre obsessive romantische Hingabe zu ihrer Mitbewohnerin und besten Freundin Misaka Mikoto, die sie als „Onee-sama“ (große Schwester) anspricht. Dies äußert sich in extremer körperlicher Zuneigung, ausgeklügelten Plänen für Mikotos Aufmerksamkeit und intensiver Eifersucht gegenüber jedem, der ihr nahesteht, insbesondere Touma Kamijou. Trotz der komödiantischen Darstellung sind ihre Gefühle echt und treiben sie an, schwere Verletzungen hinzunehmen, um Mikoto zu schützen, wobei sie ihre Opfer oft verheimlicht, um keine Sorgen zu bereiten.
Ihr Hintergrund zeigt eine frühe Hingabe zur Gerechtigkeit. Sie trat Judgment ein Jahr vor ihrem Eintritt in Tokiwadai bei. Während ihres ersten großen Falls half sie der älteren Mii Konori, einen Bankräuber mit der „Equal Speed“-Fähigkeit zu stellen. Obwohl sie unterlegen und verletzt war, führte ihre Beharrlichkeit zur Ergreifung des Räubers, indirekt unterstützt durch Mikotos Eingreifen. Später traf sie auf Sha Danshan, Anführer von Tokiwadais Top-Clique, die eine Haarnadel stahl, um Kurokos Fähigkeit nachzuahmen.
Chronologisch erscheint Kuroko erstmals bei der Untersuchung von Störungen durch die Magier Stiyl Magnus und Kanzaki Kaori. Im Sisters Arc begegnet sie Kamijou und hilft ihm, der Tokiwadai-Dormitoriumsaufsicht zu entkommen, während er das Level-6-Shift-Projekt untersucht. Im Kazakiri Hyouka Arc konfrontiert sie die Magierin Sherry Cromwell, aber Sherrys Golem stört ihre Teleportation, sodass Mikoto sie retten muss; später hilft sie Zivilisten unterirdisch während Sherrys Angriff.
Ein entscheidender Moment ereignet sich im Tree Diagram Remnant Arc. Sie kämpft gegen die Teleportiererin Musujime Awaki, die sie überwältigt und mit einem Korkenzieher und Spießen durchbohrt. Trotz schwerer Verletzungen und unter Trümmern eingeklemmt, provoziert Kuroko Awaki bis zu einem psychischen Zusammenbruch. Awaki schießt auf sie und versucht, sie mit einstürzenden Gebäudeetagen zu zerquetschen, doch Mikoto und Kamijou greifen ein, um sie zu retten. Im Krankenhaus schwört Kuroko, stärker zu werden, um Mikoto unabhängig unterstützen zu können. Diese Verletzung zwingt sie während des Daihasei-Festivals in einen Rollstuhl, wo sie Mikoto sieht, wie sie Kamijou in öffentlichen Übertragungen hilft, was ihre Eifersucht verstärkt.
Später, während des Academy City Invasion Arc, unterstützt sie Judgment mit Büroaufgaben und überwacht stadtweite Störungen. Sie beteiligt sich auch an Sicherheitsoperationen für Veranstaltungen wie die Interceptor Show im Document of Constantine Arc.
Kuroko teilt eine enge Judgment-Partnerschaft mit Uiharu Kazari, basierend auf einem gemeinsamen Versprechen, vollwertige Mitglieder zu werden. Ihre Bindung entstand aus einem früheren Vorfall während des Bankraubfalls, als Kurokos überstürzte Handlungen dazu führten, dass Uiharu als Geisel genommen wurde. Kuroko teleportierte Uiharu in Sicherheit, stellte sich dem Räuber allein und entkam knapp dank Mikotos anonymem Eingreifen. Diese Erfahrung festigte ihr Engagement für Teamarbeit und Verantwortung innerhalb von Judgment.