Bei den Weltmeisterschaften 2001 in Edmonton gewann White über 200 Meter Bronze und mit der amerikanischen 4-mal-100-Meter-Staffel die Goldmedaille. Zwei Jahre später bei den Weltmeisterschaften in Saint-Denis gewann sie über 100 und 200 Meter. Am Tag nach dem 200-Meter-Sieg gab der Weltleichtathletikverband IAAF bekannt, dass bei einem Dopingtest bei Kelli White das verbotene Mittel Modafinil festgestellt wurde. White bestritt zunächst Doping, gab dann jedoch zu im Jahr 2000 von Remi Korchemny, der lange Zeit ihr Trainer war, dem Geschäftsführer der Burlingame Bay Area Laboratory Co-Operative Victor Conte vorgestellt worden zu sein. Im Rahmen ihres Verhörs gestand sie ein, Tetrahydrogestrinon (THG) und Erythropoietin (EPO) in Verbindung mit Modafinil genutzt zu haben und bekannte sich vor dem Court of Arbitration for Sport (CAS) schuldig. Am 18. Juni 2004 wurden ihr beide Goldmedaillen wieder aberkannt und alle ihre Platzierungen und Ergebnisse seit dem 15. Dezember 2000 annulliert. Sie erhielt eine zweijährige Sperre durch die United States Anti-Doping Agency (17. Mai 2004 bis 16. Mai 2006).