萨米·李的父亲继续敦促他把精力放在学业上；他于1947年获得南加州大学医学院（University of Southern California School of Medicine）医学学位。1948年，他因公认的跳水技能，派赴伦敦参加夏季奥运会，夺得一枚跳台跳水金牌和一枚跳板跳水铜牌。1952年在赫尔辛基奥运会上，萨米·李在跳台跳水比赛中赢得一枚金牌。
萨米·李的成就远远超出了体育领域。他在第二次世界大战中和在朝鲜时在美國陸軍軍醫隊（英语：Medical Corps (United States Army)）服役。1953年在朝鲜期间，萨米·李作为美国最佳业余运动员荣获詹姆斯·E·沙利文奖（James E. Sullivan Award）。在退出竞技跳水后，他担任1960年美国奥运会代表队教练，并训练了后来的奥运冠军鲍勃·韦伯斯特（Bob Webster）和格雷格·洛加尼斯。
1990年，他与奥运会举重项目三次奖牌（两枚金牌）获得者、日裔美国人河野（Tomia "Tommy" T. Kono（英语：Tommy Kono））一起进入美国奥林匹克名人堂（U.S. Olympic Hall of Fame）。
