Atleta già medagliata ai campionati mondiali giovanili del 2006 e del 2008, Yukiko Inui ha partecipato ai mondiali di Roma 2009 gareggiando nel duo e nella gara a squadre. Ai Giochi asiatici di Canton 2010 ha vinto tre medaglie d'argento, mentre alle Olimpiadi di Londra 2012 si è piazzata al quinto posto sia nel duo sia nella gara a squadre.
Reduce da una positiva XXVII Universiade, dove ha vinto complessivamente tre medaglie d'argento, ai campionati mondiali di Barcellona 2013 Yukiko Inui ha iniziato a rappresentare il Giappone anche da singolista. Nella successiva edizione dei mondiali di Kazan' 2015 la sincronetta ha vinto le sue prime medaglie in questa competizione conquistando il bronzo nel duo tecnico, insieme a Risako Mitsui, e altre tre medaglie di bronzo nelle gare a squadre e nel libero combinato. Insieme a Mitsui ottiene poi il terzo posto nel duo e nella gara a squadre alle Olimpiadi di Rio de Janeiro 2016.
Tokyo 2016: oro nel singolo (programma tecnico e libero), nel duo (programma tecnico e libero), nella gara a squadre (programma libero) e nel libero combinato.
