「黒の組織」の元メンバーで、組織でのコードネームはシェリー。

組織が独自に開発していた毒薬・APTX4869の開発者だったが、黒の組織に、たった一人の肉親だった姉（宮野明美）を殺害される。その理由を組織に問い質しても口を割らないため、真実が語られるまでAPTX4869の研究を中断するという対抗手段に出たところ、組織に監禁された。組織内で彼女の処分についての議論が行われる中、ほぼ間違いなく姉のように自分も消されると思った彼女は自殺するつもりで隠し持っていたAPTX4869を自ら飲んだところ、工藤新一と同じく身体が幼児化した。体が縮み、枷から手足が外れた彼女は小さなダストシュートから脱出する。彼女は、以前組織で行われた工藤家の調査でタンスの中の子供服が全てなくなっていたことに気づいていた唯一の人間で、薬の試作段階のマウステストの結果（幼児化したマウスが数少ないながらも存在していた。）から、工藤新一が失踪した理由が幼児化であることを推測していた。雨が降る暗い道を、体が縮んだせいでブカブカになった白衣を纏いながら、同じ薬で幼児化した境遇の持ち主である新一を頼って工藤家に向かうが、薬のダメージのせいで力尽き、工藤家の門前で倒れていたところを阿笠博士に保護された。

「灰原哀」の名前は、命名者の阿笠博士曰くコーデリア・グレイ（グレイ=灰）とV・I・ウォーショースキー（I=あい）から。博士は「愛」にしたかったが、本人の希望で「哀」になった。以後は正体が露見するのを防ぐため、コナンを真似て帝丹小学校に編入し、帝丹小学校一年生として阿笠博士宅に居候している。現在APTX4869の解毒剤を研究中。