Aya Sameshima remporte en 2011 avec l'équipe nationale nipponne la coupe du monde de la FIFA alors qu'elle comptait déjà à son actif deux titres avec la sélection nationale, le titre de vainqueur des Jeux asiatiques de 2010 et le titre de vainqueur de la Coupe d'Asie de l'Est des nations en 2010. Elle est une des grandes artisanes de la victoire de son pays en finale de la coupe du monde féminine 2011.