柴田亚衣在加拿大蒙特利尔举行的2005年世界游泳锦标赛中获得女子400公尺自由泳银牌及800公尺自由泳铜牌，并以4分06秒74打破日本女子400公尺自由泳记录。2005年4月，她在鹿屋体育大学继续攻读硕士，并且接受田中孝夫教授的指导。柴田亚衣在澳大利亚墨尔本举行的2007年世界游泳锦标赛中获得女子400公尺自由泳及1600公尺自由泳铜牌，同时都打破日本记录。不过她在800公尺自由泳只获得第6名，虽然她在同一年的千叶世界游泳比赛刷新自己的800公尺自由泳纪录。柴田亚衣在2008年4月参加日本游泳锦