Yi komst inn á Ólympíuleikana 2012 í fyrsta sæti í heimi í 10 metra loftbyssu. Í ólympíuleikjum
Hún skorađi 399 af mögulegum 400 í undankeppninni, og var í jafntefli viđ Sylwia Bogacka. Í úrslitakeppninni í Royal Artillery Barracks skilaði hún 10+ í hvert skot, en Bogacka var með kostnaðarsamt 9,7 í skoti átta af tíu. Þannig skaut Yi Sylwia Bogacka 103,9 til 103,2 í úrslitakeppninni til að vinna fyrsta gullverðlaunin á Ólympíuleikunum árið 2012 með heildarmark 502,9. Um sigur sinn sagði Yi: "Stöðugleiki minn hjálpar mér mikið í dag og á sama tíma held ég að ég sé nokkuð heppin".