Erste internationale Erfahrungen sammelte Ayako Kimura bei den Asienmeisterschaften 2011 in Kōbe, bei denen sie den vierten Platz erreichte. 2012 qualifizierte sie sich für die Olympischen Spiele in London, bei denen sie im Vorlauf ausschied. 2013 siegte sie bei den Asienmeisterschaften in Pune vor der Kasachin Anastassija Soprunowa. 2014 wurde sie Sechste beim Leichtathletik-Continentalcup in Marrakesch und gewann Bronze bei den Asienspielen in Incheon.