Lee maakte haar olympisch debuut op 16-jarige leeftijd in Turijn, waar ze als vijfde eindigde. In de jaren daarna werd ze een factor van belang in het internationale circuit. Ze veroverde olympisch goud in Vancouver en Sotsji en was driemaal de snelste op de WK Afstanden. In 2010 wist ze tevens het WK Sprint op haar naam te schrijven.
In de aanloop naar de Olympische Spelen van Sotsji in 2014 heerste Lee in het wereldbekercircuit. Ze noteerde vier wereldrecords in Calgary en Salt Lake City. Ondanks de pogingen van Nao Kodaira dit seizoen staat haar record van 36,36 in Salt Lake City nog steeds als wereldrecord in de boeken.
Tijdens haar laatste wedstrijd, de olympische 500 meter in PyeongChang, verloor ze van haar rivaal en vriendin Nao Kodaira. Het beeld van de twee vrouwen die elkaar na de wedstrijd opzochten ging de hele wereld over. Onlangs ontvingen ze een prijs voor hun bijzondere vriendschap.
