Ayumu Sasaki empezaría su carrera profesional en la primera edición de la Asia Talent Cup en 2014, en la que terminaría 4º. En el siguiente curso, en 2015, se convertiría en campeón de ese mismo certamen y, paralelamente, competiría en la Red Bull MotoGP Rookies Cup, donde terminaría 3º. También haría su aparición en el FIM CEV en Moto3™. En 2016 daría un paso más allá al conquistar la Red Bull MotoGP Rookies Cup, ganándose su presencia mundialista como piloto permanente para el año siguiente. Antes de ello, en el GP de Malasia de 2016, haría su primera actuación en el Campeonato del Mundo de Moto3™. En 2017 representaría al SIC Racing Team, con una gran progresión que lo llevaría a la séptima plaza en Australia. Tras confirmarse en el Mundial en 2018, en 2019 repetiría con el Petronas Sprinta Racing, donde sumaría varios Top 10 y una 'pole' en Sachsenring. Para 2020 cambiaría de equipo y fabricante al fichar por el Red Bull KTM Tech3. Con la fábrica austríaca conseguiría una segunda plaza en el GP de Teruel, una sexta posición en Francia y varios Top 15. Sasaki abriría el 2021 con varios Top 6, pero las lesiones sufridas por una fuerte caída en el GP de Catalunya interrumpirían su progreso. Tras su vuelta a la competición, conseguiría un podio en Aragón, lo que le ayudaría a terminar 9º en la general. En 2022, el piloto japonés sacaría a relucir todo su talento con el Sterilgarda Max Racing Team tras conseguir dos 'poles' y 9 podios, entre los cuales se encontrarían las victorias en Assen y Austria. El '71' arrancaría la temporada 2023 como uno de los favoritos a alzarse con el título de la clase ligera y terminaría cumpliendo con casi todas las expectativas. Constantemente en el podio, el piloto japonés terminaría segundo a pesar de su éxito en Valencia y, para 2024, ascendería a Moto2™ con los colores del equipo Correos Prepago Yamaha VR46. Sería un año de aprendizaje para el piloto japonés, con un mejor resultado de 12º en el GP de Aragón y un total de siete puntos sumados a lo largo de la temporada. En 2025, se uniría al equipo RW Racing GP, sumaría sus primeros puntos en Assen antes de lograr su primer Top 10 en el Gran Premio de Alemania. Sasaki continuará con el RW Racing GP para 2026.