Am 3. März 2012 gab Kobayashi ihr Debüt in Zaō im Skisprung-Weltcup. Mit einem 40. und einem 41. Platz blieb sie ohne Weltcup-Punkte. Bei den Junioren-Weltmeisterschaften 2013 in Liberec wurde sie 24. im Einzelspringen, bevor sie mit der Mannschaft im Teamspringen auf den fünften Rang sprang. Im Januar 2014 kam Kobayashi erneut im Weltcup erneut zum Einsatz, blieb aber erneut ohne Punkte. Erst ein Jahr später gelang ihr dies schließlich mit einem 30. und einem 23. Platz in Sapporo. Bei der folgenden Winter-Universiade 2015 in Štrbské Pleso gewann sie zweimal Silber sowie die Goldmedaille mit der Mannschaft im zweiten Teamspringen.