立寺尾中学3年级时，白井健三参加全日本体操锦标赛个人项目、于自由体操获得第2名。2012年，白井健三进入神奈川县立岸根高等学校。当年，他参加中国福建省莆田市举行第5回亚洲竞技体操锦标赛，于自由体操获得金牌。2013年10月，白井健三于2013年世界竞技体操锦标赛中自由体操演出新技巧「后空翻四转体」、跳马成功演出新技巧「尤尔辛科伸身三转体」，国际体操联盟以白井健三加以命名。10月5日，白井健三获得世界竞技体操锦标赛自由体操金牌。在2016年里约奥运会上，赢得体操男子团体金牌、男子跳马铜牌。