上原由衣は長野県警察刑事部捜査一課に所属する女性警察官です。知性と行動力を兼ね備え、大和敢助や諸伏高明といった個性派揃いの刑事たちと対等に渡り合う現場の要として活躍しています。
警察官としての階級は警部補。初登場時は警察を一時退職していたため一般人（虎田由衣）としての登場でしたが、事件解決後に長野県警へ復職しました。捜査の現場では大和警部のサポート役にとどまらず、鋭い観察眼で事件の核心に迫る場面が多々見られます。
アニメ版で彼女の凛とした佇まいと繊細な感情を演じるのは、声優の小清水亜美さんです。『交響詩篇エウレカセブン』（アネモネ役）や『コードギアス 反逆のルルーシュ』（紅月カレン役）、『美少女戦士セーラームーンCrystal』（木野まこと／セーラージュピター役）など、芯の強い女性キャラクターを数多く演じてきた実力派であり、上原由衣が抱える複雑な胸の内を見事に表現しています。
