吴小旋出生于浙江省杭州市，吴小旋的父亲是小学气枪射击队的指导老师，吴小旋从小便培养了射击兴趣，父亲尊重吴小旋的选择并悉心教导她的射击。
1974年吴小旋入选浙江省队，1981年入选国家队。
1974年，吴小旋参加第4届亚洲射击锦标赛，该届锦标赛允许女选手参加，吴晓璇获得男子气步枪冠军。
1979年，在四运会上吴小旋以386环的成绩打破女子气步枪全国纪录。
1982年，吴小旋参加在第9届亚运会，在面临腰伤复发的情况下依然在女子气步枪比赛中以584环的成绩获冠军并创亚洲纪录。
1984年8月，洛杉矶奥运会首次设立女子射击项目，在女子50米气步枪比赛中吴小旋由于急于求成，没有调整好比赛的节奏，因此在自己的强项上只获得铜牌；紧接着她又参加小口径标准步枪比赛，由于腰部病痛干扰了她的立姿射击，只打了187环，这个成绩并不理想，吴小旋强忍伤痛，沉着应战，终于又打出了197环的好成绩，最终吴小旋以581环夺冠，成为中国第一位女子奥运会冠军，也是奥运会历史上第一位女子步枪3×20项目金牌获得者。
1988年在全国比赛中平女子小口径步枪60发卧射世界纪录。
1989年，吴小旋选择退役。
时间 比赛 项目 数据 备注
1974 四运会 女子气步枪 386环 全国纪录
1979 第9届亚运会 女子气步枪 584环 亚洲纪录
1984 第23届洛杉矶奥运会 女子小口径标准步枪3×20 581环 奥运冠军
2008年5月18日，吴小旋作为奥运火炬接力杭州站最后一棒火炬手跑进黄龙体育馆，点燃圣火盆，结束奥运火炬接力杭州站的传递活动。
2013年03月22日，吴小旋向慈善公益活动捐出其洛杉矶奥运会运动包，用于体育慈善公益活动；该包是吴小旋身边唯一有关洛杉矶奥运会纪念物。
▪ 1984 第23届洛杉矶奥运会 女子小口径标准步枪3×20冠军 （获奖）
▪ 1984 第23届洛杉矶奥运会 女子气步枪季军 （获奖）
▪ 1982 第9届亚运会 女子气步枪冠军 （获奖）
▪ 1979 四运会 女子气步枪冠军 （获奖）
▪ 1974 第四届亚洲射击锦标赛 女子气步枪冠军 （获奖）
▪ 1984 全国十佳运动员 （获奖）
▪ 1984 国家体育运动荣誉奖章 （获奖）
吴小旋是中国第一个获得奥运会冠军的女运动员。她不仅是中国第一位奥运会女子冠军，而且是奥运会历史上第一位女子小口径标准步枪3×20项目金牌获得者。（杭州日报评）
吴小旋虽然瘦小单薄，却有着最顽强的意志；1984年夺得奥运冠军之前便有“长生女将”之美称。（腾讯网评）
