彼女の代表作を挙げればキリがないが、社会現象となった数々の作品で残した爪痕はあまりにも大きい。『進撃の巨人』のサシャ・ブラウス役では、食欲に素直でコミカルな一面と、戦場で見せるシリアスな凄みの双構成を見事に演じ分け、世界中のファンの心に強く刻まれた。
また、『銀魂』の猿飛あやめ役で見せた強烈なドS・ドMのギャップ演技や、『STEINS;GATE』の漆原るか役における儚げで繊細な少年少女の揺らぎなど、唯一無二の存在感を発揮してきた。さらに『Fate/Grand Order』のエルキドゥ役では、人間を超越した神聖さと静かなる強さを完璧に表現。どの作品においても「小林ゆうでなければ成立しなかった」と言わしめるハマリ役を生み出し続けている。
