在1984年的洛杉矶奥运会上，获得了50米移动靶标准速金牌。当年年仅19岁的他，成为中国历史上第四枚奥运金牌的获得者，仅比许海峰获得奥运首枚金牌创造中国奥运历史晚了一天的时间。当时李玉伟有神射手之称，奥运会决赛时，弹无虚发将男子移动靶的金牌收入中国队帐下。