2008年北京奥运会女子10米气步枪比赛中仅获得第五名，卫冕失败，但8月14日在50米运动步枪三姿的比赛中以总成绩690.3环破奥运会纪录夺得金牌。巧合的是，四年前的8月14日正是杜丽为中国队在雅典奥运取得第一金的大日子。2012年，杜丽代表中国出战英国伦敦举行的奥林匹克运动会射击比赛女子50米步枪三姿赛事。在本次比赛中，杜丽仅打出581环，位列预赛第13位，无缘决赛。2016年，杜丽代表中国出战巴西里约热内卢举行的奥林匹克运动会射击比赛女子10米气步枪赛事。决赛阶段，杜丽以207环获得亚军，卫冕冠