Prestasinya yang paling luar biasa terjadi di Olimpiade London 2012, saat ia sukses meraih medali emas usai mengalahkan Wang Yihan dengan skor 21-15, 21-23, 21-17.

Li Xuerui tetap difavoritkan bisa kembali meraih medali emas di Olimpiade Rio 2016, tetapi peristiwa yang salah mendarat yang memnyebabkan ia menderita cedera ACL (Anterior Cruciate Ligament) membuatnya terpaksa mengubur impiannya dan rehat dari dunia bulu tangkis selama setahun.

Setahun absen, Xuerui akhirnya comeback di turnamen China Masters 2018 dan berhasil meraih gelar di turnamen itu, bahkan hingga dua turnamen selanjutnya yakni US Open dan Canada Open 2018, tetapi setelah itu penampilannya tak kunjung kembali ke perfoma sebelumnya, ia pun banyak mengalami kekalahan.

Turnamen Korea Open 2019 pun menjadi turnamen terakhirnya di mana pada turnamen tersebut ia mundur atas Sayaka Takahashi di gim kedua karena cedera hingga akhirnya pertandingan berakhir dengan skor 15-21, 3-11.

Sepanjang kariernya, Li Xuerui sukses meraih 14 gelar Super Series dan ia akan selalu dikenang sebagai salah satu tunggal putri terbaik China di masanya yang berhasil melanjutkan tonggak kejayaan Negeri Tirai Bambu.