В детстве Ая несколько лет прожила в Америке. В 1998 году она присоединилась к Токийской детской театральной группе, которая является подразделением компании Space Craft Group. Она начала появляться в рекламных роликах и получила свою первую роль в качестве сэйю в 2002 году в аниме «Angel Tales». С 2002 по 2003 год она была членом группы SpringS.
После окончания средней школы она начала серьезно заниматься своей актерской карьерой и карьерой соло-певицы. В 2006 году Ая озвучивала Судзумию Харухи, главного персонажа популярнейшего аниме «The Melancholy of Haruhi Suzumiya». Эта популярность существенно помогла продвижению её собственной карьеры в Японии. Сингл «Bouken Desho Desho?», содержащий открывающую тему аниме, был распродан в первый день продаж. За эту роль в 2007 году она получила награду Tokyo Anime Awards в номинации «Лучший актёр озвучивания».
Её необычная способность — менять голос от обычного, очень высокого тона до низких тонов, которые выглядят более естественными. Например, её настоящий голос очень похож на голос Микуру Асахины из аниме «The Melancholy of Haruhi Suzumiya».