Erste internationale Erfahrungen sammelte Zhao Wei im Jahr 1999, als sie bei den Militärweltspielen in Zagreb mit einer Weite von 14,90 m den fünften Platz im Kugelstoßen belegte. Im Jahr darauf qualifizierte sie sich für die Teilnahme an den Olympischen Spielen in Sydney, verpasste dort aber mit 59,54 m den Einzug ins Finale. 2001 siegte sie bei den Ostasienspielen in Osaka mit einem Wurf auf 63,98 m und anschließend belegte sie bei der Sommer-Universiade in Peking mit 63,46 m den achten Platz. 2003 schied sie bei den Weltmeisterschaften nahe Paris mit 63,85 m in der Qualifikation aus und gewann anschließend bei den Afro-Asiatischen Spielen in Hyderabad mit 65,22 m die Silbermedaille hinter ihrer Landsfrau Liu Yinghui. Nachdem sie 2007 in Suzhou die Teilnahme für die Weltmeisterschaften verpasste, beendete sie ihre aktive, sportliche Karriere im Alter von 28 Jahren.