На летних Олимпийских играх 18-летняя Ён Чжэ дебютировала в 2012 году в Лондоне. По итогам квалификационного раунда в индивидуальном многоборье корейская гимнастка показала 6-й результат. В финале Сон смогла улучшить свой результат и заняла итоговое 5-е место, при этом в упражнениях с мячом и лентой она показала 3-й результат. В 2013 году на чемпионате мира в Киеве впервые смогла пробиться в финалы индивидуальных упражнений, но занять место выше 6-го ей ни разу не удалось. По итогам индивидуального многоборья корейская гимнастка заняла высокое 5-е место. На домашних летних Азиатских играх в Инчхоне южнокорейская сборная с Сон Ён Чжэ в составе заняла второе место в командах, уступив соперницам из Узбекистана, зато в индивидуальном многоборье Сон уверенно завоевала золотую медаль. Чемпионат мира 2014 года в турецком Измире сложился для Ён Чжэ очень удачно. По итогам индивидуального многоборья корейская гимнастка осталась 4-й, уступив лишь двум россиянкам и украинке Анне Ризатдиновой. Взять реванш за неудачу в многоборье Сон смогла в упражнении с обручем, где ей удалось обойти Ризатдинову и стать бронзовой медалисткой. Эта награда стала первой в истории Южной Кореи на чемпионатах мира по художественной гимнастике.