Na drugich Zimowych Igrzyskach Olimpijskich Vonn, które odbyły się we Włoszech w 2006 r., uzyskała drugi najlepszy czas w pierwszym przejeździe treningowym, ale rozbiła się w drugim przejeździe treningowym i musiała zostać ewakuowana helikopterem do Turynu, gdzie przez noc była hospitalizowana. Pomimo siniaków i silnego bólu, Vonn wróciła na stok 2 dni później. W zawodach zajęła ósme miejsce i otrzymała nagrodę U.S. Olympic Spirit Award za jej odważny występ w obliczu bólu. Na Mistrzostwach Świata w 2007 roku zajęła trzecie miejsce w zjeździe i super-G. W 2008 roku Vonn zdobyła tytuł zwyciężczyni klasyfikacji generalnej Pucharu Świata, stając się dopiero drugą Amerykanką, która tego dokonała. Ustanowiła nowy amerykański rekord największej liczby zwycięstw w zjeździe w Pucharze Świata – 8 marca tego roku w Szwajcarii odniosła dziesięć zwycięstw. Powtórzyła swoje zwycięstwo w klasyfikacji generalnej Pucharu Świata w 2009 i 2010 roku. W 2010 roku została uznana za sportsmenkę roku podczas rozdania nagród Laureus World Sports Awards. Na Zimowych Igrzyskach Olimpijskich w Vancouver w 2010 roku Vonn planowała wystartować we wszystkich pięciu konkurencjach alpejskich kobiet, jednak mocno stłuczona goleń po wypadku na treningu powstrzymała ją przed tym. Jednak Vonn zdobyła złoty medal w zjeździe, pokonując wieloletnią rywalkę Julie Mancuso o 0,56 sekundy i stając się pierwszą Amerykanką, która zdobyła złoto w zjeździe. W 2011 r. Vonn przegrała Puchar Świata w klasyfikacji generalnej z Marią Riesch o zaledwie trzy punkty.
Zatrzymana przez chorobę, sezon 2013 Vonn rozpoczął się od trudnego początku, ponieważ zrobiła sobie przerwę od obwodu Pucharu Świata. Po kontuzjach nękających jej występy w 2014 roku, zdecydowała się nie startować w Pucharze Świata również w tym roku. Powróciła pod koniec tego samego roku podczas Pucharu Świata kobiet w zjeździe w Lake Louise, Alberta, wygrywając zawody. W marcu 2015 roku wygrała zawody Pucharu Świata w zjeździe w Meribel we Francji i po raz siódmy sięgnęła po tytuł mistrza świata w zjeździe. W 2016 roku Vonn ogłosiła za pośrednictwem Facebooka, że przeszła operację, aby naprawić poważnie złamaną kość ramienną prawego ramienia z powodu wypadku podczas treningu. Wróciła do Pucharu Świata w styczniu 2017 roku i zdobyła swoje 77. zwycięstwo. Na Zimowych Igrzyskach Olimpijskich 2018 w Korei Południowej, Vonn zremisowała na 6. miejscu w Super-G kobiet i zdobyła brązowy medal w zjeździe kobiet. Ogłosiła przejście na emeryturę na początku Pucharu Świata w narciarstwie alpejskim w sezonie 2018-2019. 10 lutego 2019 roku Vonn zdobyła brązowy medal w zjeździe kobiet na Mistrzostwach Świata, co uczyniło ją najstarszą kobietą, która zdobyła medal w wieku 34 lat na mistrzostwach świata. Wraz z tym, całkowicie przeszła na emeryturę z toru wyścigowego.
.