Ai Ogura comenzó a correr en la Idemitsu Asia Talent Cup en 2015, donde quedó 7º en la general y consiguió su primera victoria. En 2016 dio otro paso adelante al terminar la temporada como subcampeón de la Copa, con 3 victorias más y más podios; además, también participó ese mismo año en la Red Bull MotoGP Rookies Cup. En 2017 pasó al Campeonato del Mundo Junior de Moto3™ del FIM CEV Repsol. Allí consiguió su primera victoria en Jerez y se preparó para subir un peldaño más en 2018, donde consiguió numerosos podios y el debut como 'wildcard' en el Campeonato del Mundo de Moto3™, donde sumó su primer punto en un Gran Premio. Tras participar en 4 carreras en 2018, en 2019 pasó a ser piloto permanente del Honda Team Asia. No desperdició en absoluto su oportunidad, y logró 3 salidas desde primera fila en Le Mans, Catalunya y Aragón. La cita en MotorLand, de hecho, le reportó su mejor resultado al subir al podio como 2º. En 2020, el japonés fue el piloto de Moto3™ que más podios logró durante la temporada, subiendo 7 veces al cajón. Pero no fue suficiente para llevarse el título, que acabó cayendo en manos de Albert Arenas.
En 2021, Ogura se convertiría en piloto del Idemitsu Honda Team Asia en su salto a Moto2™, donde protagonizaría una temporada de debut impresionante al subir al podio en el GP de Austria y terminar 8º en la general. En 2022 daría un salto de calidad para meterse en la lucha por el título. Gracias a un total de 3 victorias y 4 podios más, el japonés llegaría a liderar la clasificación a dos pruebas de concluir un año, donde finalmente el título sería para Augusto Fernández. El piloto japonés tendría un 2023 muy complicado, con solo tres podios en su palmarés y un noveno puesto en el Campeonato del Mundo. Defendería los colores de MT Helmets MSI en 2024, donde volvería a su máximo nivel. Con ocho podios, tres de ellos victorias, el piloto japonés conquistaría su primera corona mundial en el Gran Premio de Tailandia, llevando la alegría a su país, que no celebraría un título mundial desde hacía 15 años. En 2025, daría el salto a la categoría reina a los mandos de una Aprilia con el equipo Trackhouse Racing. El talento de Ogura se mostraría al mundo desde el primer fin de semana como piloto de MotoGP, terminando entre los cinco primeros en la ronda inaugural en Tailandia. Los resultados en el Top 10 continuarían a lo largo de su temporada de debut, impresionando a todos en Trackhouse, equipo con el que seguiría en 2026.