Ayumu nació en Osaka, la tercera ciudad más grande de Japón el 22 de septiembre de 2001.

Ayumu llegó a ser  miembro del Equipo Júnior de Red Bull desde la temporada de 2021.

Ayumu fue campeón del Campeonato Francés de Fórmula 4 en 2020.

En 2022 y 2023 Ayumu disputó el Campeonato de Fórmula 2 de la FIA con el equipo DAMS, venciendo en cinco ocasiones y obteniendo doce pódiums.

A partir de la temporada de 2024 disputó el Campeonato de Super Fórmula Japonesa con el Team Mugen, finalizando quinto en su temporada de debut y campeón en 2025.

Ayumu muy joven entró en el mundo del automovilismo, venciendo en varios campeonatos locales y nacionales de karting y en 2017 pasó a carreras de monoplazas.

En la AFR Series disputó tan solo dos carreras, logrando dos poles y dos pódiums.

Ayumu tras algunas participaciones en el Campeonato de Japón de Fórmula 4 en 2017 y 2018, se volcó en su formación en la Escuela de Carreras de Suzuka en 2019.

Todo ello le llevó a que Suzuka y Honda lo enviaran a Europa a disputar el Campeonato Francés de F4 en 2020, certamen que dominó con nueve victorias en 21 carreras, lo que le llevó a proclamarse campeón ante su compatriota Ren Sato. 

Su brillante desempeño en el certamen galo le llevó al Equipo Júnior de Red Bull en 2021, y a firmar un merecido contrato con Hitech Grand Prix para disputar el Campeonato Asiático de Fórmula 3 y el Campeonato de Fórmula 3 de la FIA.

En el primer campeonato puntuó en la mayoría de las carreras, logrando una tercera posición  como mejor resultado y finalizar octavo en el certamen.

Mientras que en el otro campeonato logró dos pódiums, uno de ellos una victoria en la cita de Budapest ya que el ganador original Lorenzo Colombo fuera sancionado

Para la temporada de 2022, Ayumu fichó por DAMS para  disputar el Campeonato de Fórmula 2 de la FIA junto a Roy Nissany.

Ayumu logró dos victorias en su primer año y el quinto lugar en Campeonato de Pilotos.

En 2023 siguió con la escudería gala cosechando tres victorias y tres pódiums que le llevaron a finalizar tercero, pero en la cita final no logró los puntos necesarios y bajó a la cuarta posición.

En la temporada de 2023 Ayumu acudió a los entrenamientos de postemporada de Fórmula 1 con la Scuderia AlphaTauri, logrando el decimoquinto mejor tiempo de la sesión.

Por fin en el Gran Premio de Japón de 2024 tuvo su primera experiencia en un entrenamiento libre de Fórmula 1 al volante del RB VCARB 01 de Daniel Ricciardo en la primera sesión.