בילדותו חלם להיות ארכאולוג, אך לאחר ששוכנע להפוך לכדורסלן הוא הלך לאימונים פרטיים עם מאמן אישי, שהחלו כבר בגיל 9. כתלמיד בבית ספר לא הפגין יאו עניין מרובה בכדורסל, בעיקר בשל כושר גופו הירוד וגובהו החריג שהוביל למבנה גוף מגושם שהקשה עליו לשחק. מאוחר יותר הוריו החלו לאמנו, ובעקבות זאת החל יאו לפתח את כישוריו ולאהוב את משחק הכדורסל. בגיל 13 נבחן לראשונה במחלקת הנוער של הקבוצה המקומית שאנגחאי שארקס, והתאמן 10 שעות ביום על מנת להתקבל לקבוצה. יאו שיחק במשך ארבע עונות בקבוצת הנוער של המועדון, ובקיץ 1997 הוא השתתף במחנה כדורסל מיוחד לזיהוי כישרונות של נייקי, לאחר שמשך תשומת לב בשל הצטיינותו בכדורסל. הוא הצטרף לקבוצה הבוגרת בגיל 17, וקבע של 10 נקודות ו-8 בעונת הרוקי שלו, . בשנות ה-90 התגברה הפופולריות של הכדורסל בסין, בין היתר כתוצאה מהפופולריות האישית שזכה בה, וכתוצאה מכך הוקמה ליגת ה-CBA.
עונתו השנייה נקטעה עקב שבר ברגלו, שלדברי יאו הפחית את יכולת הניתור שלו ב-10 עד 15 סנטימטרים. בקיץ 1999 השתתף יאו עם נבחרת סין לראשונה באליפות אסיה, וזכה עמה במדליית הזהב הראשונה שלו. לאחר מכן, שאנגחאי שארקס העפילה פעמיים לגמר אליפות ליגת ה-CBA בעונות ו-, אך הפסידה בשתי הפעמים לקבוצת באיי רוקטס. בעונה שלאחר מכן, עונת , עזב ואנג ג'ג'ה את באיי רוקטס ועבר ל-NBA. כתוצאה מכך, הפך יאו לכדורסלן המוביל בסין, והוביל את שאנגחאי שארקס לאליפותה הראשונה מזה 25 שנים. במהלך משחקי הפלייאוף בעונתו האחרונה בשאנגחאי הגיע יאו לממוצעים של 38.9 נקודות ו-20.2 ריבאונדים למשחק, ול-76.6 אחוזי קליעה מ. באחד ממשחקי סדרת הגמר קלע לסל בכל זריקותיו (21 זריקות).
דראפט ה-NBA.
לי יאומין, סגן המנהל הכללי של שאנגחאי שארקס, עודד את יאו ללכת להיבחן בדראפט ה-NBA של שנת 1999, בגיל 19. אולם יאו החליט להישאר מספר שנים נוספות בסין. כאשר יאו החליט להירשם לדראפט ה-NBA של 2002, קמה קבוצת יועצים שהייתה ידועה בכינויה "Team Yao" (בתרגום חופשי: קבוצת יאו). הקבוצה הורכבה ממנהל המשא ומתן של יאו, אריק ז'אנג, סוכן ה-NBA שלו, ביל דאפי, הסוכן הסיני שלו לו האו, הפרופסור לכלכלה מאוניברסיטת שיקגו ג'ון הויזינגה, וסגן נשיא מחלקת השיווק של "BDA Sports Management", ביל סאנדרס. הופצו תחזיות רבות שלפיהן יאו ייבחר במקום הראשון בדראפט. עם זאת, היו שהטילו ספק ביכולת של יאו להיבחר במיקום גבוה, עקב יציאתו המאוחרת מדי לכאורה מליגת ה-CBA.
ראשי ליגת ה-CBA, יחד עם הנהלת שאנגחאי שארקס והבירוקרטיה הסינית הקשו על מעברו של יאו ל-NBA והיה עליו לקבל שחרור מיוחד. לבסוף, לאחר משאות ומתנים רבים, קיבל יאו אישור לעבור לארצות הברית. יאו נבחר ראשון בדראפט על ידי יוסטון רוקטס, ובכך הפך לשחקן הזר הראשון שנבחר במקום הראשון בדראפט, והשחקן הראשון שעושה זאת מבלי ששיחק קודם לכן בליגת המכללות האמריקנית.
קריירה ב-NBA.
השנים הראשונות (2002–2005).
יאו לא לקח חלק במחנה האימונים של טרום-העונה של יוסטון רוקטס עקב השתתפותו באליפות העולם עם נבחרת סין. מספר פרשני ספורט, כדוגמת ביל סימונס ודיק ויטאל, חזו כי ייכשל בליגה. התחזיות נבעו מהעובדה שיאו לא היה שחקן בעל יכולת פיזית גבוהה, עובדה שהייתה עלולה לפגוע בסיכוייו להשתלב ב-NBA. במשחק הראשון שלו, נגד אינדיאנה פייסרס, הוא שותף ב-11 דקות בהן לא קלע אף נקודה והוריד שני ריבאונדים. בשבעת משחקיו הראשונים הוא שיחק 7 דקות בלבד וקלע 4 נקודות בממוצע למשחק. עם זאת, יאו השתפר בהמשך העונה, וסיים את עונת הרוקי שלו ב-NBA עם ממוצעים של 13.5 נקודות ו-8.2 ריבאונדים למשחק, ואף זכה במקום השני בבחירת רוקי השנה ב-NBA אחרי אמארה סטודמאייר. הוא נבחר פה אחד לחמישיית הרוקיז ב-NBA, וזכה גם בתואר רוקי השנה מטעם "Sporting News" ובפרס Laureus ל"פריצת הדרך של השנה בספורט".
לאחר שמאמן יוסטון החדש ג'ף ואן גאנדי פיתח את יכולת ההתקפה אצל יאו, הצליח יאו לקבוע ממוצעי נקודות וריבאונדים גבוהים יותר בעונתו השנייה בליגה, כולל שיא קריירה של 41 נקודות ו-7 אסיסטים במשחק הניצחון בשלוש הארכות מול אטלנטה הוקס בפברואר 2004. הוא נכלל בפעם השנייה ברציפות כסנטר הפותח במשחק האולסטאר של ה-NBA 2004. יאו סיים את העונה עם ממוצעים של 17.5 נקודות ו-9 ריבאונדים למשחק. הוא העפיל עם יוסטון למשחקי הפלייאוף הראשונים שלו, וקלע בסדרת הסיבוב הראשון, בה הפסידה יוסטון ללוס אנג'לס לייקרס, 15 נקודות בממוצע למשחק.
בקיץ 2004 רכשה יוסטון את כרטיס השחקן של טרייסי מקגריידי מאורלנדו מג'יק, בעסקה שכללה שבעה שחקנים ובמסגרתה הועברו סטיב פרנסיס וקוטינו מובלי לאורלנדו. מגריידי השלים יחד עם יאו צמד שחקנים מובילים ביוסטון. יאו נבחר למשחק האולסטארס של ה-NBA 2005, כשהוא שובר את שיא הקולות בהצבעה למשחק האולסטאר, שהיה שייך עד אותה עת למייקל ג'ורדן, עם 2,558,278 קולות בסך הכול. בפלייאוף, במשחק השני בסדרת הסיבוב הראשון מול דאלאס מאבריקס, קלע יאו 13 מ-14 זריקותיו, אחוז הקליעות הטוב ביותר במשחקי הפלייאוף בהיסטוריה של יוסטון. עם זאת, ולמרות ממוצע של 21.4 נקודות בממוצע למשחק בסדרה, הוא לא הצליח למנוע את הדחתה של קבוצתו.
העונות רדופות-הפציעות.
על אף שהחמיץ שני משחקים בלבד בשלוש שנות המשחק הראשונות שלו ב-NBA, בעונת יאו נעדר תקופה ארוכה, לאחר שהתפתח זיהום בכף רגלו השמאלית והוא נאלץ לעבור ניתוח, ב-18 בדצמבר 2005. למרות שהחסיר 21 משחקים עקב פציעתו, הוא קיבל שוב את מספר הקולות הרב ביותר בהצבעת האוהדים לבחירה למשחק האולסטאר של ה-NBA 2006.
ב-25 המשחקים שנערכו לאחר משחק האולסטאר, קבע יאו ממוצעים גבוהים של 25.7 נקודות ו-11.6 ריבאונדים למשחק, תוך שהוא קולע ב-53.7% מהשדה וב-87.8% מקו העונשין. ממוצעיו בתום 57 המשחקים שלו במשך העונה היו 22.3 נקודות ו-10.2 ריבאונדים למשחק. ארבעה משחקים בלבד לפני סיום העונה, נפצע יאו שוב במהלך המשחק נגד יוטה ג'אז ב-10 באפריל 2006, ושבר עצם ברגלו השמאלית. הפציעה מנעה ממנו לשחק במשך שישה חודשים.
בתחילת עונת , עונתו החמישית ב-NBA, נפצע יאו פעם נוספת, כאשר שבר את ברכו ב-23 בדצמבר 2006 בעת שניסה לחסום זריקה. אף על פי כן, לאחר פציעתו הצטיין יאו רבות וקבע ממוצעים של 26.8 נקודות, 9.7 ריבאונדים ו-2.3 חסימות למשחק, והוזכר על ידי פרשנים כמועמד לזכייה בפרס ה-MVP של העונה הסדירה ב-NBA. יאו נבחר למשחק האולסטאר, אך לא היה ביכולתו לשחק בו עקב פציעתו, אך הוא היה כשיר מבחינה רפואית לחזור לשחק ב-4 במרץ 2007, לאחר שהחמיץ 34 משחקים. בסך הכל קלע בעונה זו 25 נקודות בממוצע למשחק.
יוסטון הודחה בסיבוב הפלייאוף הראשון לאחר הפסד במשחק השביעי והמכריע מול יוטה ג'אז, חרף 29 נקודות שקלע יאו, 15 מתוכן ברבע הרביעי. ההדחה הגיעה חרף ממוצעים של 25.1 נקודות ו-10.3 ריבאונדים למשחק שהעמיד יאו בסדרה. בעקבות יכולתו הטובה וממוצעיו הגבוהים בעונה זו, יאו נבחר לראשונה בקריירה שלו לתואר החמישייה השנייה של העונה ב-NBA, לאחר שבשנים קודמות נבחר פעמיים לחמישייה השלישית.
בעונה הבאה, במשחק האולסטאר של ה-NBA 2008, נכלל יאו שוב כסנטר הפותח בנבחרת המערב. בשבוע שלפני האולסטאר ניצחו יאו ויוסטון שמונה משחקים ברציפות, ולאחר ההפוגה שבאה בעקבות האולסטאר האריכו את הרצף ל-12 משחקים. עם זאת, ב-26 בפברואר 2008 צצו דיווחים לפיהם יאו יחמיץ את כל שארית העונה עקב שברי מאמץ ברגלו השמאלית. הוא נעדר ממשחקי הפלייאוף באותה עונה. הוא צלח ב-3 במרץ את הניתוח, שמיקם ברגים ברגלו על מנת לחזק את העצם, וזמן תקופת ההחלמה שלו הוערך בכארבעה חודשים. יאו סיים את העונה, שבמהלכה שיחק 55 משחקים בלבד, עם ממוצעים של 22 נקודות, 10.8 ריבאונדים ו-2 חסימות למשחק. בסיומה הוא נבחר לחמישייה השלישית של העונה, בפעם השלישית בקריירה שלו.
במהלך הקיץ של 2008 רכשה יוסטון את כרטיס השחקן של רון ארטסט מסקרמנטו קינגס, בעסקה במסגרתה הועברו לסקרמנטו דונטה גרין ובובי ג'קסון. ארטסט צורף ליאו ומגריידי, והשלים יחד איתם שלישיית שחקנים מובילים, שגרמה לתחזיות שההגנה של יוסטון תתחזק. לאחר פציעתו של מגריידי, יאו היה המנהיג הבלעדי של יוסטון, והוביל את קבוצתו לצמרת האזור המערבי, תוך שהוא קולע 19.7 נקודות בממוצע למשחק בעונה הסדירה. בניגוד לעונות הקודמות, הפעם יאו לא נפצע לתקופה ממושכת בעונה הסדירה ושיחק ב-77 משחקים. כמו כן, הוא נבחר למשחק האולסטאר של ה-NBA 2009. יאו קלע 15 נקודות בסדרת הסיבוב הראשון בפלייאוף מול פורטלנד טרייל בלייזרס, הוביל את קבוצתו לניצחון 2–4 בסדרה, ובכך עבר לראשונה בקריירה שלו סדרת פלייאוף. אף על פי כן, הוא סבל שוב משבר מאמץ בסדרת הסיבוב השני מול לוס אנג'לס לייקרס, ונעדר משאר משחקי הפלייאוף. בסיום העונה הוא נבחר שוב לתואר החמישייה השנייה של העונה.
בקיץ שלאחר עונה זו התבררו שברי המאמץ של יאו כחמורים במיוחד, מה שהוביל לכך שיאו החמיץ את כל עונת . זמן קצר לאחר חזרתו מהפציעה, לאחר שהשתתף בחמישה משחקים בעונת , נפצע שוב ונעדר למשך שארית העונה. ביולי 2011 נכנע יאו לפציעותיו והודיע על פרישתו הסופית מכדורסל מקצועני.
נבחרת לאומית.
יאו שיחק לראשונה במשחקים האולימפיים עבור נבחרת סין באולימפיאדת סידני 2000. נבחרתו לא זכתה להצלחה באולימפיאדה, והודחה כבר בשלב הבתים. במהלך הטורניר הוא הפתיע רבים, כאשר במשחק מול הציג יכולות חסימה ולקיחת ריבאונדים מצוינות, והתמודד בכבוד מול כוכבי היריבה וינס קרטר ואלונזו מורנינג. אולימפיאדה זו היוותה בכך את מקור החשיפה שלו ברחבי העולם.