Carriera Bai Zhuoxuan ha vinto 13 titoli in singolare e 3 titoli in doppio nel circuito ITF in carriera. In singolare ha raggiunto l'83ª posizione il 4 marzo 2024, mentre in doppio la 789ª il 3 ottobre 2022.
Ha fatto il suo debutto nel circuito maggiore all'Internationaux de Strasbourg 2023, dove non ha superato le qualificazioni, ma viene ripescata come lucky loser, approdando così nel suo primo tabellone principale della carriera. Qui viene sconfitta dalla sesta testa di serie Varvara Gračëva al tiebreak del terzo set.
Al termine degli US Open 2024 fino ad ottobre 2025, per ben 13 mesi, Bai Zhuoxuan resta fuori dal circuito per infortuni alle caviglie e alla parte inferiore della schiena, facendole perdere tutti i punti in classifica. Dopo aver preso parte ad un evento, utilizza il ranking protetto per entrare nel main draw del Jiangxi Open 2025, ottenendo subito un grande successo ai danni della prima testa di serie del torneo Ann Li, vincitrice a Guangzhou due giorni prima, lasciandole appena quattro giochi e aggiudicandosi la prima vittoria su una Top 50 e il primo successo nel WTA Tour da Rabat nel 2024. Nel secondo turno rimonta e batte la connazionale Guo Hanyu in tre set, approdando al suo primo quarto di finale WTA della carriera. Qui viene eliminata dalla ceca Dominika Šalková in due set.
Bai torna a disputare un incontro in un major dopo aver superato le qualificazioni degli Australian Open 2026. Nel primo turno riesce a battere a sorpresa la forte russa Anastasija Pavljučenkova, annullandole un match point nel tiebreak del set finale, vincendo la seconda partita in uno Slam. Nel secondo turno si trova la numero 1 del mondo Aryna Sabalenka, finalista uscente e due volte vincitrice del torneo, perdendo in due set.
Statistiche ITF Singolare Vittorie (13) Torneo $100.000 (2) Torneo $80.000 (0) Torneo $60.000 (0) Torneo $40.000 (0) Torneo $25.000 (5) Torneo $15.000 (6)
N.DataTorneoSuperficieAvversaria in finalePunteggio 1. 17 ottobre 2021 Egypt Women's Future, Sharm el-Sheikh Cemento Emilie Lindh 6-3, 6-2 2. 24 ottobre 2021 Egypt Women's Future, Sharm el-Sheikh Cemento Li Zongyu 6-4, 6-3 3. 31 ottobre 2021 Egypt Women's Future, Sharm el-Sheikh Cemento Eudice Chong 4-6, 6-0, 6-4 4. 14 novembre 2021 Egypt Women's Future, Sharm el-Sheikh Cemento Elena-Teodora Cadar 6-1, 6-3 5. 21 novembre 2021 Egypt Women's Future, Sharm el-Sheikh Cemento Elena-Teodora Cadar 3-6, 7-6(5), 6-0 6. 18 settembre 2022 Magic Tours, Monastir Cemento Samira De Stefano 6-2, 6-4 7. 9 ottobre 2022 Thailand Pro Circuit, Hua Hin Cemento You Xiaodi 7-5, 6-4 8. 16 ottobre 2022 Thailand Pro Circuit, Hua Hin Cemento Cody Wong Hong-yi 3-6, 6-0, 6-3 9. 2 aprile 2023 Pelti International Tennis Championship, Jakarta Cemento Ankita Raina 3-6, 6-0, 6-2 10. 15 maggio 2023 Ambassadori Tennis Open, Cachezia Cemento Valerija Savinych 6-4, 7-5 11. 22 ottobre 2023 Shenzhen Longhua Open, Shenzhen Cemento Yuan Yue 7-6(5), 6-2 12. 26 novembre 2023 Takasaki Open, Takasaki Cemento Yuan Yue 6-2, 6-3 13. 19 aprile 2026 Luzhou Open, Luzhou Cemento Shi Han 6–4, 0-6, 6-1
Sconfitte (3) Torneo $100.000 (0) Torneo $80.000 (0) Torneo $60.000 (0) Torneo $40.000 (0) Torneo $25.000 (2) Torneo $15.000 (1)
N.DataTorneoSuperficieAvversaria in finalePunteggio 1. 4 settembre 2022 Magic Tours, Monastir Cemento Wei Sijia 1-6, 4-6 2. 5 marzo 2023 Engie Open de Touraine, Joué-lès-Tours Cemento (i) Wei Sijia 4-6, 6(5)-7 3. 26 marzo 2023 Pelti International Tennis Championship, Jakarta Cemento Anastasija Zacharova 6-3, 3-6, 4-6
Doppio Vittorie (3) Torneo $100.000 (0) Torneo $80.000 (0) Torneo $60.000 (0) Torneo $40.000 (0) Torneo $25.000 (0) Torneo $15.000 (3)
N.DataTorneoSuperficieCompagnaAvversaria in finalePunteggio 1. 9 ottobre 2021 Egypt Women's Future, Sharm el-Sheikh Cemento Punnin Kovapitukted Ashmitha Easwaramurthi Rebeka Stolmár 6-0, 6-4 2. 30 ottobre 2021 Egypt Women's Future, Sharm el-Sheikh Cemento Punnin Kovapitukted Eudice Chong Cody Wong 4-6, 6-2, [10-7] 3. 27 novembre 2021 Egypt Women's Future, Il Cairo Terra rossa Punnin Kovapitukted Jekaterina Dmitričenko Antonia Schmidt 6-3, 7-6(1)
Sconfitte (2) Torneo $100.000 (0) Torneo $80.000 (0) Torneo $60.000 (0) Torneo $40.000 (0) Torneo $25.000 (0) Torneo $15.000 (2)
N.DataTorneoSuperficieCompagnaAvversaria in finalePunteggio 1. 6 novembre 2021 Egypt Women's Future, Sharm el-Sheikh Cemento Punnin Kovapitukted Eudice Chong Cody Wong 6-4, 1-6, [4-10] 2. 20 novembre 2021 Egypt Women's Future, Sharm el-Sheikh Cemento Punnin Kovapitukted Elena-Teodora Cadar Cody Wong 2-6, 3-6
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