Nacida en Kumamoto, Ai Hashimoto debutó en 2008 a través de una audición en Newcome de Sony a la que su madre la animó a asistir. Su madre ama a los famosos. Tiene dos hermanas, siendo ella la del medio. Su madre creía que ella era la única hija que podría lograrlo en la audición. Inmediatamente después de la audición, Ai dudaba que fuera a ganar. Comenzó a modelar en la revista Seventeen en 2010 y también hizo su debut actoral ese año en Give And Go, donde interpretó al personaje principal.

Continuó con papeles en Confessions y Sadako 3D. Ai fue galardonada con el premio a Novata del Año en el 36.º Programa de la Academia de Japón en 2013. Dejó el modelaje en 2014. A Hashimoto le gustan el manga, el karaoke y andar en bicicleta. Afirma que, si bien memoriza sus guiones, evita tratar de entender al personaje a partir de las líneas y, en cambio, comprende el espíritu y la motivación. Hashimoto está obsesionada con comer tomates y cita el número tres como su favorito.