Yi nam deel aan de Olympische Spelen van 2012 als nummer één in de wereld op de 10 meter luchtgeweer. In
Op de Olympische Spelen scoorde ze 399 van de 400 punten in de voorronde, waarbij ze gelijk werd met Sylwia Bogacka. In de finale bij de Royal Artillery Barracks, gaf ze een score van 10+ op elk schot, terwijl Bogacka een kostbare 9,7 had op schot acht van tien. Yi won de eerste gouden medaille van de Olympische Zomerspelen van 2012 met een totale score van 502,9. Over haar overwinning zei Yi: "Mijn stabiliteit helpt me vandaag veel en tegelijkertijd denk ik dat ik behoorlijk geluk heb".