ฮายาชิผ่านการคัดเลือกเข้าเป็นสมาชิกเอสเคอีโฟร์ตีเอตรุ่นที่สิบ และเปิดตัวครั้งแรกบนเว็บไซต์ทางการของวงในวันที่ 19 พฤศจิกายน 2019 โดยขณะนั้นเธอมีอายุเพียง 10 ปีเท่านั้น ถือว่าเป็นสมาชิกที่อายุน้อยที่สุดในวงที่ได้รับเลือกในประวัติศาสตร์ของวง[3]

ในวันที่ 23 พฤศจิกายน 2020 ฮายาชิได้รับเลือกเป็นเซ็มบัตสึครั้งแรกในเอสเคอีโฟร์ตีเอตซิงเกิลที่ 27 "Koiochi Flag" ซึ่งวางจำหน่ายวันที่ 3 กุมภาพันธ์ 2021[4] ต่อมาวันที่ 1 กันยายน เธอได้รับเลือกเป็นเซ็นเตอร์ของเอสเคอีโฟร์ตีเอตครั้งแรกในซิงเกิลที่ 28 "Ano Koro no Kimi wo Mitsuketa"[5][6] และวันที่ 19 ธันวาคม ในปีเดียวกัน ระหว่างคอนเสิร์ต "SKE48 New Generation Concert 2021" มีการประกาศให้ฮายาชิเลื่อนขั้นจากสมาชิกฝึกหัดเข้าทีมอี (Team E)[7]

ในวันที่ 22 กุมภาพันธ์ 2022 ฮายาชิได้รับคัดเลือกให้เป็นนางแบบพิเศษ (Exclusive Model) สำหรับนิตยสารแฟชั่น "Seventeen" ของสำนักพิมพ์ชูเอชะ[8] ต่อมาวันที่ 9 มีนาคม เธอได้รับเลือกเป็นเซ็นเตอร์ซิงเกิลหลักอีกครั้งในเอสเคอีโฟร์ตีเอตซิงเกิลที่ 29 "Kokoro ni Flower" ซึ่งถือว่าเธอได้รับเลือกเป็นเซ็นเตอร์เพลงซิงเกิลหลักติดต่อกันสองเพลง[9][10] โดยได้เปิดตัวครั้งแรกตั้งแต่วันที่ 2 มีนาคม ก่อนที่จะเลื่อนวางจำหน่ายเป็นวันดังกล่าวข้างต้น[11] และวันที่ 5 ตุลาคมในปีเดียวกัน ฮายาชิได้มีเพลงเดี่ยวเพลงแรกของเธอในชื่อ "Watashi no Tokei" โดยเป็นเพลงรองซึ่งบรรจุอยู่ในเอสเคอีโฟร์ตีเอตซิงเกิลที่ 30 "Zettai Inspiration"[12]