Największy sukces w karierze Sayuri Yoshii osiągnęła w 2010 roku, kiedy wywalczyła srebrny medal podczas sprinterskich mistrzostw świata w Obihiro. W zawodach tych rozdzieliła na podium Lee Sang-hwa z Korei Południowej oraz Niemkę Jenny Wolf. Był to jednak jedyny medal wywalczony przez nią na międzynarodowej imprezie tej rangi. Była też między innymi czwarta w biegu na 500 m podczas dystansowych mistrzostw świata w Inzell w 2005 roku, gdzie walkę o medal przegrała z Lee Sang-hwa. Wielokrotnie stawała na podium zawodów Pucharu Świata, odnosząc przy tym dwa zwycięstwa: 20 lutego 2005 roku i 3 marca 2006 roku w Heerenveen wygrywała w biegach na 500 m. Najlepsze wyniki osiągnęła w &lt;a href="Puchar%20%C5%9Awiata%20w%20%C5%82y%C5%BCwiarstwie%20szybkim%202004/2005"&gt;sezonie 2004/2005&lt;/a&gt;, kiedy była czwarta w klasyfikacjach końcowych na 500 i 1000 m. W 2006 roku wzięła udział w igrzyskach olimpijskich w Turynie, zajmując dziewiąte miejsce w biegu na 500 m oraz piętnaste w biegu na 1000 m. Na rozgrywanych cztery lata później igrzyskach w Vancouver jej najlepszym wynikiem było piąte miejsce na dystansie 500 m.