Ein Jahr später konnte sie bei den Turn-Weltmeisterschaften 2011 in Tokio weitere Erfolge feiern, nachdem sie unter anderem bereits im Mai desselben Jahres bei den nationalen Meisterschaften in Kunshan jeweils Gold am Schwebebalken, am Boden, sowie im Team gewann. Bei den Turnweltmeisterschaften konnte Sui Lu wieder in ihren Paradedisziplinen triumphieren und gewann mit klaren Vorsprung auf die Zweitplatzierte Yao Jinnan Gold am Balken und wurde mit geringem Abstand auf die Russin Xenija Dmitrijewna Afanassjewa Zweite beim Bodenturnen. Im Mannschaftsmehrkampf reichte es für die Chinesinnen hinter den Vereinigten Staaten und Russland nur für den dritten Platz und die damit verbundene Bronzemedaille. Aufgrund ihrer beständigen Leistung und den beiden Goldmedaillen (Balken und Team) und Bronze am Boden bei den nationalen Meisterschaften im Mai 2012 in Shanghai nahm Sui von Juli bis August 2012 an den 30. Olympischen Sommerspielen in Großbritanniens Hauptstadt London teil. In einem Interview teilte Sui mit, dass sie bereits nach ihrem Ausschluss vom chinesischen Aufgebot bei den Olympischen Spielen 2008 an einen vorzeitigen Rücktritt dachte, doch aufgrund der Unterstützung ihrer Trainer dem Sport weiterhin treu blieb. Für ihr Heimatland trat die damals 20-Jährige dabei an ihren Spezialgeräten in Erscheinung. Während sie am Bodenturnen bereits in der Qualifikation mit einem 13. Rang scheiterte, schaffte sie als Erstplatzierte der Qualifikation am Balken den Einzug ins spätere mit acht Athletinnen besetzte Finale. Beim Finale am Schwebebalken der Frauen im The O₂ schaffte sie es mit 0,1 Punkte Rückstand auf ihre Landsmännin Deng Linlin zu Olympia-Silber. In der Mannschaftswertung beendeten die Chinesinnen das Turnier auf dem vierten Rang, wobei Sui in beiden absolvierten Disziplinen die höchste Punktezahl ihres Teams beisteuerte. Umgehend nach den Olympischen Spielen begann die 20-Jährige im September 2013 ein HR-Studium an der Jiaotong-Universität Shanghai.