Sang Xue devient championne olympique du plongeon synchronisé à 10 m avec sa compatriote Li Na aux Jeux olympiques d'été en 2000 à Sydney. Elle se classe quatrième du plongeon à 10 m lors de ces mêmes Jeux. Elle remporte ensuite le titre mondial au plongeon synchronisé à 10 m aux Championnats du monde 2001 avec Duan Qing.