Ihren ersten Weltmeistertitel im Einzel gewann Chizuru Arai bei den Weltmeisterschaften 2017 in Budapest, nachdem sie im Halbfinale Yuri Alvear aus Kolumbien und im Finale María Pérez aus Puerto Rico besiegt hatte. Zwei Tage später gewann die japanische Mannschaft auch den Mixed-Wettbewerb. 2018 in Baku wiederholte Arai ihren Erfolg aus dem Vorjahr. Im Einzel siegte sie im Viertelfinale gegen Alvear und im Halbfinale gegen Pérez. Mit dem Finalsieg über die Französin Marie-Ève Gahié gewann Arai ihren zweiten Einzeltitel, drei Tage später siegte das japanische Team im Mixed-Wettbewerb. 2019 unterlag sie im Achtelfinale der Weltmeisterschaften in Tokio der Portugiesin Barbara Timo. Bei den Olympischen Spielen in Tokio besiegte sie im Viertelfinale die Deutsche Giovanna Scoccimarro. Das Halbfinale gegen die Russin Madina Taimasowa dauerte über sechzehn Minuten, bis Arai den Golden Score erzielen konnte. Im Finale gewann Arai die Goldmedaille gegen die Österreicherin Michaela Polleres. Im Mixed-Mannschaftswettbewerb gewann die japanische Mannschaft die Silbermedaille hinter Frankreich.