Yi osales 2012. aasta olümpiamängudel, olles maailma number üks 10 meetri õhurelvas. Olümpiamängudel
Ta tegi 399 punkti võimalikest 400-st eelvalimistel, jagades esimese koha Sylwia Bogackiga. Finale Royal Artillery Barracks'is andis ta 10+ iga laskmise kohta, samas kui Bogacka oli kulukas 9,7 kaheksas laskmes kümnest. Nii võitis Yi finaalis Sylwia Bogackat 103,9-103,2, võites 2012. aasta suveolümpiamängude esimese kuldmedali 502,9 punktiga. Oma võidu kohta kommenteeris Yi: "Minu stabiilsus aitab mind täna palju ja samal ajal arvan, et mul on üsna vedanud".