Ayao Komatsu dilahirkan pada 28 Januari 1976 di Tokyo, Jepang. Semenjak kecil, dia memiliki ketertarikan terhadap motorsport, terutama balap roda dua, berkat Norick Abe sebagai bintang MotoGP dari Jepang yang dibesarkan di kota yang sama. Ketertarikannya berpindah ke Formula 1 yang disiarkan gratis di berbagai penjuru Negeri Matahari Terbit.
Menginjak usia 18 tahun, Komatsu merantau ke negara yang dikenal sebagai rumah motorsport, Inggris. Di sana, ia memulai studi teknik otomotif di Universitas Loughborough yang populer dalam bidang olahraga dan teknik, meskipun Komatsu tidak terlalu tertarik dengan matematika atau fisika. Setelah lulus pada 1999, dirinya melanjutkan studi pada bidang yang sama untuk mengejar gelar Doktor Filsafat.
Pekerjaan penuh waktu Ayao Komatsu dalam motorsport terjadi pada 2003 bersama BAR Honda. Di tim itu, dia bekerja untuk divisi pengujian dengan berfokus terhadap dinamika kendaraan. Kendati demikian, pada 2005, ia beralih fokus terhadap analisis ban yang disuplai Michelin dan Bridgestone.
Komatsu direkrut Renault, masih sebagai analis ban, pada 2006 yang menjadi musim kemenangan Fernando Alonso di Formula 1. Mulai 2007, perannya berganti menjadi insinyur performa di divisi balap. Peran itu membawanya berkolaborasi selama 3 tahun dengan para pembalap, termasuk Nelson Piquet Jr dan Romain Grosjean.
Pada 2012, Ayao Komatsu memilih berseragam Lotus dan kembali bekerja sama dengan Romain Grosjean, kali ini sebagai insinyur balap. Kedekatan antara keduanya menghasilkan sembilan podium dan pertarungan meraih kemenangan pada 2013. Pada 2015, Komatsu dipromosikan menjadi kepala insinyur balap dan membantu Grosjean meraih satu-satunya podium tim pada musim yang sama.