小威廉姆斯共获得4次奥运冠军。
4次奥运冠军分别为：
2000年，悉尼奥运会网球女双决赛中，小威廉姆斯/维纳斯·威廉姆斯战胜荷兰女双组合KristieBoogert/Miriam Oremans，获得女双冠军。
2008年，北京奥运会网球女双决赛中，小威廉姆斯/维纳斯·威廉姆斯战胜西班牙组合安娜贝尔·梅迪纳·嘉利葛丝/维吉尼亚·劳诺·帕斯奎尔获得女双冠军。
2012年，伦敦奥运会网球女双决赛中，小威廉姆斯/维纳斯·威廉姆斯战胜赫拉瓦奇科娃/赫拉德茨卡获得女双冠军。
2012年，伦敦奥运会网球女子单打决赛中，小威廉姆斯战胜莎拉波娃获得女单冠军。
小威廉姆斯奥运冠军
小威在奥运会之旅中，共收获4枚金牌，其中2000年和2008年两届赛事和姐姐大威廉姆斯搭档收获两枚女双金牌，在2012年伦敦奥运会又是包揽了女单和女双两枚金牌，是奥运网球史上最成功的的女选手之一。
北京时间2021年6月27日，四枚奥运金牌得主小威廉姆斯宣布将不参加东京奥运会
