六岁时，叶诗文正在上幼儿园大班，老师看她个子高出同龄孩子许多，手脚也很大，就想推荐她去体校练游泳。回家后叶诗文就告诉母亲自己要学游泳，最初父母答应她学习游泳的想法很简单，只是希望以后她“掉在水里不会淹死”，就这样父母将她送到了体校游泳馆。进入体校后，启蒙教练魏巍认为“一眼看上去就很不一样，身体各方面都很好，运动的协调能力也特别强，游泳的潜质十分高。
随后的五年时间里，魏巍把一个完全不会游泳的孩子，教导成了蝶、仰、蛙、自四个项目都能上的全能型选手，“我的学生，没有偏向的，基本上四个泳姿都不错。叶诗文就是个很好的例子，她四项平均，相对来说自由泳能力要更强一些。”
10岁时她就获得了浙江省运会50米自由泳冠军，2008年，12岁的叶诗文已在浙江省运会的游泳比赛拿到1金2银2铜，之后入选省队，2010年进入了中国国家游泳队师从徐国义教练。 2012年7月，叶诗文代表中国出战英国伦敦举行的第30届奥林匹克运动会游泳比赛女子200米及女子400米个人混合泳两个项目。
2012年7月29日凌晨，叶诗文在女子400米混合泳决赛中，以4分28秒43的成绩打破世界纪录夺得金牌，这是中国代表团在伦敦奥运会的第四金。
叶诗文的出色表现，引起世界媒体及国际泳坛的广泛关注，被西方媒体评选为本届奥运会“十大最令人惊讶选手”第一位及本届“十大奥运新星之一”。
2012年8月1日凌晨，伦敦奥运会女子200米个人混合泳决赛上演，叶诗文以2分07秒57率先触壁，拿到本届奥运会上个人的第二枚金牌，这一成绩也再度改写奥运会纪录。
2012年12月16日凌晨，2012年国际泳联短池游泳世锦赛在土耳其伊斯坦布尔继续鏖战，在女子200米个人混合泳角逐里，叶诗文以2分04秒64摘金，并且打破了赛会纪录和亚洲纪录，她也成为中国游泳史上首位奥运会、长池世锦赛、短池世锦赛和亚运会的冠军全满贯选手。 叶诗文成为了中国游泳史上第一位全满贯选手，超越了乐靖宜、钱红(微博博客)、林莉、罗雪娟、刘子歌、焦刘洋等传奇，放在全世界范围看，她也是最年轻有为的全满贯。叶诗文的天赋完全超出了她的年龄段，以至于不少欧美媒体不敢相信一个16岁小姑娘能取得这么多匪夷所思的成绩。人类游泳史上的标杆巨星美国的菲尔普斯成就全满贯也已经19岁了，他在2000年悉尼第一次参加奥运金没有什么斩获，2001年长池世锦赛第一次尝到世界冠军滋味，直到2004年雅典奥运摘金，同年短池世锦赛他在男子200米自由泳赢得了职业生涯第一块也是唯一一个短池世界冠军头衔。
叶诗文16岁就完成大满贯，比菲尔普斯完成这一点早了三岁！ 2013年辽宁全运会200混夺冠后，叶诗文拿完包括全运会、亚运会、游泳世界杯、长池世锦赛、短池世锦赛、奥运会在内的所有国内外重大比赛的金牌，成为中国泳坛首个金满贯。
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