Ayumu Iwasa a débuté très jeune dans le sport automobile grâce à l'influence de son père, lui-même pilote. Après avoir remporté plusieurs titres en karting, il passe à la monoplace en 2017 et se distingue rapidement en championnat d'Asie de Formule Renault. Lauréat de la Suzuka Racing School en 2019, il domine le championnat de France de Formule 4 avec neuf victoires.

Recruté par le Red Bull Junior Team en 2021, il fait ses débuts en Formule 3 FIA avec Hitech Grand Prix et remporte une victoire sur le Hungaroring. En 2022, il passe à la Formule 2 avec DAMS. Il remporte deux courses et termine cinquième du championnat. En 2023, toujours avec DAMS, il remporte trois victoires et termine quatrième du championnat.

En 2024, il retourne au Japon pour courir en Super Formula avec Team Mugen. La même année, il est choisi par Racing Bull pour piloter la VCARB 01 lors de la première séance d'essais libres du Grand Prix du Japon et d'Abu Dhabi.