Chiyo Mihama, geralmente chamada de Chiyo-chan, é uma criança prodígio que, no início de Azumanga Daiou The Animation, pulou cinco séries para o primeiro ano do ensino médio japonês (10º ano), mas ainda assim é a melhor da turma. Tal salto de séries seria impensável no Japão, e a animação explora de forma bem-humorada suas potenciais consequências.
Os outros personagens acham Chiyo extremamente fofa, mas às vezes se aproveitam tanto de sua juventude quanto de suas habilidades acadêmicas. Sua estatura diminuta a leva a ter falta de confiança, principalmente em esportes, onde ela teme ser um fardo para os outros.
Chiyo é frequentemente vista com inveja pelos colegas, inicialmente por sua inteligência, mas depois também pela descoberta de que sua família é extremamente rica (eles possuem uma mansão enorme e uma casa de verão que Chiyo convida seus colegas para visitar em várias ocasiões).
A representação estilística das maria-chiquinhas de Chiyo permite várias piadas visuais tanto no mangá quanto no anime: Osaka frequentemente as imagina como asas batendo, ou como entidades independentes da própria Chiyo.
Em casa, ela quase sempre pode ser encontrada na companhia de seu enorme cachorro, Tadakichi-san. De todas as garotas, ela é a única que não faz os "exames de admissão" para a faculdade, pois pretende estudar no exterior, possivelmente na América.
