Zhao maakte haar internationale debuut op de
wereldkampioenschappen zwemmen 2005
in
Montreal
, op de 200 meter rugslag eindigde ze als achtste. Op de 200 en 400 meter wisselslag strandde de Chinese in de series. Samen met
Luo Xuejuan
,
Zhou Yafei
en
Zhu Yingwen
zwom ze in de series van de 4x100 meter wisselslag, in de finale eindigden Luo, Zhou en Zhu samen met
Chen Yanyan
op de vierde plaats.
Tijdens de
wereldkampioenschappen kortebaanzwemmen 2006
, in
Shanghai
, bereikte Zhao de zesde plaats op de 200 meter rugslag en op de 100 meter wisselslag werd ze gediskwalificeerd in de halve finales.
Op de
wereldkampioenschappen zwemmen 2007
in
Melbourne
werd de Chinese vierde op de 50 meter rugslag, op de 100 en 200 meter rugslag werd ze uitgeschakeld in de series.
Tijdens de Olympische Zomerspelen van 2008 in Peking werd Zhao uitgeschakeld in de halve finales van de 200 meter rugslag en gediskwalificeerd in de series van de 100 meter rugslag. Ze was startzwemster van de Chinese ploeg die het brons in de wacht sleepte op de 4x100 meter wisselslag,
Sun Ye
, Zhou Yafei en
Pang Jiaying
waren haar ploeggenoten.
Op 9 april 2009, tijdens de Chinese kampioenschappen zwemmen 2009, evenaarde Zhao het wereldrecord op de 50 meter rugslag van de Australische
Sophie Edington
. In
Rome
nam de Chinese deel aan de
wereldkampioenschappen zwemmen 2009
. Op dit toernooi veroverde ze de wereldtitel op de 50 meter rugslag, daarnaast eindigde ze als vijfde op de 100 meter rugslag en strandde ze in de series van de 200 meter rugslag. Op de 4x100 meter wisselslag legde ze samen met
Chen Huijia
,
Jiao Liuyang
en
Li Zhesi
beslag op de wereldtitel.
Op de
wereldkampioenschappen kortebaanzwemmen 2010
in
Dubai
sleepte Zhao de wereldtitel in de wacht op de 50 meter rugslag en de zilveren medaille op de 100 meter rugslag, op de 100 meter wisselslag strandde ze in de series. Samen met
Zhao Jin
,
Liu Zige
en
Tang Yi
veroverde ze de wereldtitel op de 4x100 meter wisselslag.
Tijdens de
wereldkampioenschappen zwemmen 2011
in Shanghai legde de Chinese, op de 100 meter rugslag, beslag op de wereldtitel, op de 200 meter rugslag werd ze uitgeschakeld in de halve finales. Op de 4x100 meter wisselslag sleepte ze samen met
Ji Liping
,
Lu Ying
en Tang Yi de zilveren medaille in de wacht.
In Londen nam Zhao deel aan de Olympische Zomerspelen van 2012. Op dit toernooi eindigde ze als zesde op de 100 meter rugslag, samen met Ji Liping, Lu Ying en Tang Yi eindigde ze als vijfde op de 4x100 meter wisselslag. Op de
wereldkampioenschappen kortebaanzwemmen 2012
in
Istanboel
prolongeerde de Chinese haar wereldtitel op de 50 meter rugslag, daarnaast veroverde ze de bronzen medaille op de 100 meter wisselslag.