Ōtsuka Ai est une chanteuse de J-pop qui a débuté sa carrière en 2003. Elle joue du piano depuis l'âge de 4 ans, écrit et compose elle-même ses chansons.

Elle sort son tout premier single « Momo no Hanabira » le 10 septembre 2003. Ses deux premiers albums « LOVE PUNCH » et « LOVE JAM », tous deux sortis en 2004, sont un succès. A seulement 22 ans, elle enchaîne très vite les succès avec ses nouveaux singles, et différents prix (14 au total) !

En 2003, Ōtsuka Ai crée sa propre mascotte, un petit lapin nommé Love, d'après son prénom « Ai » qui signifie « amour » en japonais comme « love » en anglais.

En 2005, elle joue dans le Drama « Tokyo Friends » où elle joue le rôle d'une jeune serveuse qui deviendra chanteuse dans un groupe.

Le 26 juin 2010, elle annonce s’être mariée la veille avec SU du groupe "RIP SLYME" par l’intermédiaire d'un message sur son site officiel.

Pendant son concert du 11 septembre 2010 elle révèle qu'elle est enceinte. Dans la foulée, elle se met en hiatus. Elle donne naissance le 24 mars 2011 a une petite fille en pleine santé.

Le 9 septembre 2012, elle célèbre ses 30 ans et ses neuf ans de carrière dans l'industrie musicale avec « Love Is Born: 9th Anniversary 2012 », sa première série de concerts en deux ans.

En octobre 2012, Ōtsuka Ai annonce qu'elle entame une carrière de chanteuse dans le groupe Rabbit.

En juillet 2013, elle sort son premier single solo en trois ans intitulé « Re:Name » pour célébrer ses dix ans de carrière.

En novembre 2018, on apprend qu'elle a entamé des démarches pour divorcer. Ce même mois sort son best album marquant ses quinze ans de carrière, intitulé « Single Collection ～15th Anniversary～ ».

En juillet 2019, elle sera l'invitée d'honneur du festival français Japan Expo à l'occasion des 20 ans de l'événement.