Aya Cash es alumna de la Escuela de Artes de San Francisco y tiene una Licenciatura en Bellas Artes de la Universidad de Minnesota del Programa de Formación de Actores de Teatro Guthrie. Comenzó su carrera en pantalla apareciendo en episodios de varias series como La ley y el orden en 2006 y Brotherhood (2007). Tuvo un papel regular en la serie dencomedia de Fox de 2011 Traffic Light, que duró una temporada. De 2014 a 2019, protagonizó la serie FX Network You’re the worst como Gretchen Cutler, por la que recibió elogios de la crítica y una nominación para el Critics 'Choice Television Award a la Mejor Actriz en una Serie de Comedia y el Premio TCA al Logro Individual en Comedia. Cash apareció en 2019 en la serie de FX Network Fosse/Verdon como Joan Simon, esposa de Neil Simon y amiga cercana de Bob Fosse y Gwen Verdon. En 2019, fue elegida para protagonizar la segunda temporada de la serie de Amazon The Boys.