Cao devient professionnel en 2011 à la suite d'un titre de champion d'Asie des moins de acquis contre le joueur iranien Hossein Vafaei. Dès l'année suivante, il fait ses débuts au championnat du monde de snooker. Issu des qualifications, Cao crée la sensation en éliminant le mondial Mark Allen au premier tour sur le score de 10 manches à 6 avant d'être battu au tour suivant par le Gallois Ryan Day par 13 manches à 7.