L'une des plus grandes skieuses de tous les temps avec 82 victoires et 20 globes de cristal en Coupe du Monde. Reine de la vitesse, elle a été la grande star du circuit féminin qui a collectionné 4 gros globes au général, 8 de descente, 5 de super-G et 3 de super-combiné. Depuis le 19 janvier 2015 et sa victoire dans le Super-G de Cortina d'Ampezzo, elle détient le mythique record de victoires en Coupe du Monde dépassant l'ancien record de 62 succès détenu pendant 35 ans par l'Autrichienne Anne-Marie Moser-Proell, record qu'elle porte à 82. Le 24 janvier 2023, sa compatriote Mikaela Shiffrin l'a dépassée avec 83 succès.

A seulement vingt-quatre ans, elle est devenue en 2009 la nouvelle reine du ski féminin grâce à une technique parfaite. Championne olympique de descente en 2010, la consécration ! Elle a offert à son pays le premier titre féminin en descente, l'épreuve-reine des Jeux (3eme du Super-G en 2010 et de la descente en 2018). Elle est également la seule skieuse américaine à avoir remporté deux titres mondiaux lors d'une même édition. Championne du monde de Super-G et de descente en 2009, un doublé réussi seulement par deux autres skieuses avant elle : Maria Walliser en 1987 et Anja Paerson en 2007. Elle termina 2eme de la descente en 2007 et 2011 et du Super-G en 2007 ; 3eme du Super-G en 2015 et 3eme en descente en 2017 et 2019 à 34 ans et trois mois devenant ainsi la skieuse la plus âgée médaillée dans des Mondiaux (4eme de la descente et du combiné en 2005). Victorieuse de la Coupe du Monde au classement général en 2008, 2009, 2010 et 2012 (première skieuse américaine à remporter au moins deux globes au général, hommes et femmes confondus ; 2eme en 2011 avec un écart infime de 3 points au profit de sa copine Maria Riesch ; 3eme en 2015), elle remporta aussi celle de la descente en 2008, 2009, 2010, 2011, 2012, 2013, 2015 et 2016 (la première skieuse avec six, sept puis huit sacres dans la Coupe du Monde de descente), du Super-G en 2009 (une autre première pour une skieuse américaine), 2010,  2011, 2012 et 2015 et du combiné en 2010, 2011 et 2012. Le 18 janvier 2015, elle a rejoint l'Autrichienne Annemarie Moser-Pröll dans la légende du ski alpin femmes en égalant le record de 62 victoires en Coupe du Monde, un record qu'elle à battu le lendemain. Depuis novembre 2000, elle cumule 82 victoires (ancien record américain hommes/femmes confondus) dont 43 en descente (record en Coupe du Monde et record américain hommes et femmes confondus), 5 en combiné, 4 en géant et 2 en slalom et 28 en Super-G pour un total de 137 podiums en 395 courses. Elle détient le record de victoires en Coupe du Monde sur la piste canadienne de Lake Louise avec 18 succès dont 13 descentes. C'est d'ailleurs sur cette piste, qu'elle a remporté sa première victoire en Coupe du Monde, en décembre 2004 à 20 ans (en descente). Elle est actuellement la skieuse la plus titrée en activité. Intouchable en Coupe du Monde 2010, elle a signé onze succès dont six de suite en descente et trois de suite à Haus im Ennstal en Autriche. En signant ce triplé, elle égale l'Allemande Katja Seizinger (Lake Louise 1997), l'Autrichienne Renate Götschl (Cortina 2005) et le Suisse Carlo Janka (Beaver Creek 2010). Elle signe son deuxième triplé de vitesse sur les pistes de Lake Louise en décembre 2011. En remportant le géant de Sölden en ouverture de la Coupe du Monde 2012, elle s'est imposée dans cinq disciplines différentes et rejoint ainsi le cercle fermé de sept skieuses ayant réussi cet exploit (avec Kostelic, Kronberger, Maze, Paerson, Wiberg et Shiffrin). Avec douze victoires en 2012 (5 descentes, 4 Super-G, 2 géants et 1 combiné), elle fut tout près du record de 14 succès dans une saison réalisé en 1989 par la Suissesse Vreni Schneider et a  battu celui du nombre de points marqués en une saison (1 980 pts), détenu jusque-là par Janica Kostelic . Elle a signé au moins une victoire en 13 saisons de Coupe du Monde !

Première skieuse américaine à remporter le fameux Trofeo Topolino (l'équivalent d'un championnat du monde pour les 11-14 ans organisé chaque année en Italie) en 1999. Triple médaillée aux Championnats du Monde juniors (2eme en descente en 2003 et 2004 ; 3eme en géant en 2004). En février 2013 lors du super-G de Schladming, en Autriche, épreuve d'ouverture des Mondiaux-2013, elle s'était grièvement blessée au genou droit, à la réception d'un saut. Elle souffrait alors d'une déchirure des ligaments croisés antérieur et latéral interne, ainsi qu'une fracture du plateau tibial. Toujours souffrante, elle a été contrainte de renoncer aux Jeux Olympiques de Sotchi en février 2014. Elle a repris la compétition début décembre pour la descente de Lake Louise après une absence de 18 mois où elle termina à une honorable 8eme place. Le lendemain, elle signe sa 60eme victoire en Coupe du Monde en s'adjugeant la descente (sa 30eme) à Lake Louise. En 2007, elle s'était mariée avec Thomas Vonn, un ancien slalomeur de l'équipe des Etats-Unis qui est devenu son entraîneur et son principal conseiller. Elle a annoncé son divorce en novembre 2011. De mars 2013 à mai 2015, elle a formé un couple avec le golfeur Tiger Woods. Elle a été élue sportive féminine de l'année en 2011 aux Etats-Unis. En mars 2016 en étant en tête de la Coupe du Monde, elle a mis un terme à sa saison en raison d'une blessure au genou gauche contractée lors du super-G de Soldeu fin février. De retour en Coupe du Monde en janvier 2017 après presque un an d'arrêt sur blessure, elle a remporté la descente de Garmisch-Partenkirchen, sa 77e victoire sur le Cirque blanc. Elle a terminé sa grande carrière après la descente des Mondiaux d'Are. Elle a annoncé son grand retour sur le circuit blanc en novembre 2024 avec l'espoir de participer pour la cinquième fois aux Jeux Olympiques d'hiver de 2026 à Cortina d'Ampezzo en Italie en février 2026.