Lee kemudian mulai belajar bulu tangkis pada usia 11 tahun saat ikut ayahnya ke aula bulu tangkis. Lee saat itu menarik perhatian pelatih lokal bernama Teh Peng Huat.
Bakat Lee kemudian diketahui oleh mantan pebulu tangkis Malaysia, Misbun Sidek. Lee lalu direkrut ke dalam skuad nasional pada tahun 2000 ketika ia berusia tujuh belas tahun.
Pada tahun-tahun pertamanya, Lee masih meraih hasil minor di beberapa pertandingan. Lee kemudian baru mendapatkan dua gelar pertamanya pada tahun 2004, yakni di Malaysia Terbuka dan Chinese Taipei Terbuka. Tetapi di Olimpiade Athena 2004, ia dikalahkan oleh Chen Hong.
Lee mencetak dua gelar lagi pada tahun 2005, gelar kedua Malaysia Terbuka dan Denmark Terbuka. Lee juga memenangkan perunggu dalam penampilan pertamanya di Kejuaraan Dunia 2005 setelah kalah dari Taufik Hidayat di semifinal.
Tahun-tahun berikutnya, performa Lee Chong Wei semakin baik dan membuat kariernya kian melejit. Sejak memulai debut pada 2002, Lee Chong Wei tercatat telah mengoleksi total 65 gelar juara.