Arai kämpft im Mittelgewicht, der Gewichtsklasse bis 70 Kilogramm. 2012 war sie U20-Asienmeisterin, 2013 Zweite bei den U21-Weltmeisterschaften. Bei den Asienspielen 2014 gewann sie im Einzelwettbewerb die Silbermedaille hinter der Südkoreanerin Kim Seong-yeon. Mit der japanischen Damen-Mannschaft gewann sie den Team-Wettbewerb. 2015 siegte sie mit dem Team auch bei den Weltmeisterschaften in Astana. Im Einzelwettbewerb belegte sie den fünften Platz nach Niederlagen gegen die Französinnen Gévrise Émane und Fanny Posvite. Bei den alljapanischen Meisterschaften unterlag Arai 2016 Haruka Tachimoto, die vier Monate später auch Olympiasiegerin wurde.