En 2008, lors de la saison océanienne, Vili remporte toutes ses compétitions avec au minimum (Brisbane le ). Le 19, elle lançait à Auckland. Sélectionnée pour ses seconds championnats du monde en salle à Valence, la néo-zélandaise remporte son premier titre mondial en salle avec , record d'Océanie en salle, devant la Chinoise Li Meiju () et la Cubaine Misleydis González (). Désormais championne du monde en plein air et en salle en titre, la néo-zélandaise compte devenir championne olympique à Pékin. Pour cela, elle participe à une compétition dans ce stade en mai, le Bird's Nest (Nid d'oiseau), qu'elle remporte avec . Lors de la finale des Jeux olympiques, le , elle remporte sans surprise le titre avec un jet à , améliorant de deux centimètres son record d'Océanie. Première athlète (homme et femme confondus) de Nouvelle-Zélande à décrocher un titre olympique en athlétisme, elle devance sur le podium Misleydis González () et la Chinoise Gong Lijiao (). Après les Jeux, et pour la seconde année consécutive, elle s'impose à Rovereto () et à la finale mondiale de l'athlétisme à Stuttgart (), pour être invaincue lors de la saison.