A inceput sa practice tirul sportiv de la varsta de 17 ani, la Clubul Sportiv Dinamo Bucuresti. Antrenata de Olimpiu Marin, a obtinut primul rezultat notabil in 2015, cand a cucerit titlul de campioana mondiala universitara, la 10 m pusca aer comprimat.
In 2018, Laura Ilie a castigat etapa de Cupa Mondiala de la Guadalajara, din Mexic, la 10 m pusca aer comprimat, cu un nou record european: 251,5 puncte (vechiul record - 251,3 p) si a devenit numarul 1 mondial al probei. In acelasi an, in aceeasi proba, a castigat titlul pe echipe la Campionatele Europene de la Gyor, alaturi de Roxana Sidi (ex. Tudose) si Eliza Molnar.
Anul urmator, in 2019, la Campionatele Europene de la Osijek (Croatia), a cucerit primul sau titlu continental, la individual, la 10 m pusca aer comprimat, in aceeasi proba obtinand si medalia de bronz la echipe, alaturi de Roxana Sidi (fosta Tudose) si Eliza Molnar.
Tot in 2019, la Cupa Mondiala de la Munchen (Germania), a reusit sa obtina calificarea la editia de vara a Jocurilor Olimpice Tokyo 2020, dupa ce a "tintit" un loc cota.
La Jocurile Europene de la Minsk, din acelasi an, unde a fost purtatorul de drapel al Romaniei la ceremonia de deschidere a competitiei, a cucerit medalia de aur, in proba individuala de 10 m pusca aer comprimat.
La finalul lui 2019, a fost desemnata sportivul anului, pentru a treia oara consecutiv, si a devenit primul sportiv din istorie care a intrat in posesia colanului oferit de Federatia Romana de Tir.
In anul olimpic 2020, la finalul lunii februarie, la Europenele de la Wroclaw (Polonia), a fost singura sportiva care si-a aparat cu succes titlul adjudecat la editia precedenta a competitiei.
A fost inclusa in "Samurai 2020", programul de asistenta speciala a sportivilor cu potential de a obtine medalii la cea de a XXXII-a editie de vara a JO Tokyo 2020.
