Erste internationale Erfahrungen sammelte Cai Weiyan im Jahr 1997, als sie bei der Premiere des Stabhochsprungs bei den Hallenweltmeisterschaften in Paris mit übersprungenen 4,30 m die Bronzemedaille hinter der US-Amerikanerin Stacy Dragila und Emma George aus Australien gewann. Im selben Jahr gewann sie bei der Sommer-Universiade in Catania mit 4,30 m die Silbermedaille hinter der Australierin George. Im Jahr darauf siegte sie bei den Asienspielen in Bangkok mit einer Höhe von 4,00 m und 1999 gelangte sie bei den Hallenweltmeisterschaften in Maebashi mit 4,05 m auf Rang 16. Zudem belegte sie bei den Militärweltspielen in Zagreb mit 4,10 m den vierten Platz. 2001 bestritt sie ihre letzte Wettkampfsaison und beendete daraufhin ihre aktive sportliche Karriere im Alter von 28 Jahren.
1998 wurde Cai chinesische Meisterin im Stabhochsprung im Freien sowie 1996 in der Halle.
Anmerkung: Bei diesem Artikel wird der Familienname vor den Vornamen der Person gesetzt. Das ist die übliche Reihenfolge im Chinesischen. Cai ist hier somit der Familienname, Weiyan ist der Vorname.