Hashimoto Ai est une mannequin et actrice originaire de la préfecture de Kumamoto et affiliée à l'agence Sony Music Artists.

En 2008, elle remporte la HUAHUA Audition et commence sa carrière de mannequin. En 2009, elle est élue Miss Seventeen ; à ce moment-là elle est la plus jeune à recevoir ce titre. C'est également en 2009 qu'elle fait ses débuts au cinéma dans le film Give and Go dans lequel elle interprète même le rôle principal. L'année suivante, elle obtient un rôle remarqué dans le succès critique Kokuhaku.

En 2011 elle obtient le rôle principal dans le film Avatar et apparait dans de nombreux films en 2012, jouant notamment le rôle de Sadako dans une nouvelle version en 3D du classique de l'horreur japonaise.