Erste internationale Erfahrungen sammelte Yuriko Kobayashi im Jahr 2004, als sie bei den Juniorenweltmeisterschaften in Grosseto im 800-Meter-Lauf mit 2:07,65 min in der ersten Runde ausschied. Im Jahr darauf gewann sie bei den Jugendweltmeisterschaften in Marrakesch in 4:13,96 min die Silbermedaille über 1500 Meter und sicherte sich daraufhin bei den Asienmeisterschaften im südkoreanischen Incheon in 3:14,15 min die Bronzemedaille hinter ihrer Landsfrau Miho Satō und Swetlana Lukaschewa aus Kasachstan. Bei den Crosslauf-Weltmeisterschaften 2006 in Fukuoka erreichte sie nach 13:34 min Rang 30 im Kurzrennen. Anschließend gewann sie bei den Juniorenweltmeisterschaften in Peking in 4:12,88 min die Bronzemedaille über 1500 Meter und gewann anschließend bei den Asienspielen in Doha in 2:14,96 min die Silbermedaille hinter der Bahrainerin Maryam Yusuf Jamal. 2008 schaffte sie im 5000-Meter-Lauf die Qualifikation für die Olympischen Spiele in Peking, bei denen sie aber mit 15:15,87 min im Vorlauf ausschied.