Yi osallistui vuoden 2012 olympialaisiin - maailman ykkössijalla 10 metrin ilma kiväärissä. Sisään
Olympialaisissa hän teki 399 pistettä mahdollisista 400:stä esivaiheessa, tasapainottamassa Sylwia Bogaccan kanssa. Royal Artillery Barracksin finaalissa hän sai 10+ jokaisella laukauksella, kun taas Bogacka sai kalliilla 9,7 laukauksella kahdeksasta kymmenestä. Niinpä Yi hävisi Sylwia Bogaccan 103,9-103,2 pisteellä finaalissa voittaakseen ensimmäisen kultamitalin vuoden 2012 kesäolympialaisissa yhteensä 502,9 pisteellä. Yi kommentoi voittoaan: "Tasa-armoni auttaa minua paljon tänään ja samalla luulen olevani melko onnekas".