Under VM i skiskyting 2003 ble Sandrine Bailly verdensmester på jaktstart, der hun delte gullet med Martina Glagow fra Tyskland. Hun var med på Frankrikes lag som tok bronse på stafetten under Vinter-OL 2006 i Torino. Fire år senere, under Vinter-OL 2010 i Vancouver, var hun med på Frankrikes lag som tok sølv på stafetten.