1997年，在一次村小学运动会上，吕小军参加田径短跑比赛拿了第一名，不久被潜江市体校看中。
2002年，进入天津市举重队。
2003年，进入国家举重队，练习69公斤举重。
2004年，19岁的吕小军在白俄罗斯首都明斯克举行的世界青年举重锦标赛一举夺冠。
2005年，吕小军开始升级到77公斤级，后再次进入国家队，并师从奥运冠军廖辉的教练于杰。
2009年，在韩国高阳举行的第77届世界举重锦标赛男子77公斤级比赛中，吕小军以174公斤打破抓举世界纪录获得冠军，在抓举比赛中以174公斤的成绩打破了哈萨克斯坦选手费里莫诺夫创造的173公斤世界纪录，获得了抓举金牌；在挺举比赛，吕小军以204公斤成绩打破世界纪录，同时以378公斤打破总成绩世界纪录。
2010年，《世界举重》杂志日前公布了2009年度世界最佳男女举重选手的评选结果，中国力士吕小军当选最佳举重男选手；在土耳其进行的举重世锦赛中吕小军获得挺举冠军、抓举亚军和总成绩亚军。
2011年，在安徽铜陵举行的举重亚锦赛男子77公斤级比赛中，吕小军包揽了抓举、挺举和总成绩三枚金牌；在巴黎世界举重锦标赛77公斤级中，以抓举170公斤获得抓举冠军、205公斤吕小军获得挺举亚军，同时以375公斤获得总成绩冠军。
2012年，在全国男子举重锦标赛77公斤级比赛中吕小军获得抓举亚军、挺举冠军及总成绩亚军；在伦敦奥运会举重男子77公斤级比赛中，吕小军以175公斤的成绩打破了抓举世界纪录，同时以379公斤的总成绩打破世界纪录夺得冠军。
2013年，在波兰弗罗茨瓦夫世界举重锦标赛男子77公斤级中，吕小军在抓举、挺举、总成绩三项中均获金牌；在亚洲举重锦标赛男子77公斤级比赛中，以抓举160公斤，挺举192公斤，总成绩352公斤获得三项冠军。
2014年，在仁川亚运会举重男子77公斤级比赛中以375公斤总成绩获得冠军，吕小军抓举175公斤也创造了新的亚运会纪录，挺举成绩为200公斤。
2015年，在浙江进行的全国举重锦标赛暨世界锦标赛选拔赛中，吕小军因体重略重于相同成绩的选手而获得77公斤级抓举、挺举和总成绩3枚银牌三枚银牌。
2016年，全国男子举重锦标赛暨里约奥运会选拔赛在江山展开男子77公斤级比赛角逐，吕小军以抓举174公斤、挺举207公斤以及总成绩381公斤囊括三项冠军；里约奥运会举重男子77KG级决赛，吕小军拿到抓举破世界纪录的177KG、挺举202KG，总成绩379KG的成绩，由于体重比举起同重量的哈萨克斯坦重，获得亚军。
2017年，三届世锦赛和伦敦奥运会冠军、天津选手吕小军，以366公斤（抓举170公斤、挺举196公斤）获得冠军，个人首次获得全运会冠军。
2018年，举重世界锦标赛男子81公斤级别比赛中，中国选手吕小军获得总成绩冠军并打破了世界纪录（374公斤）、抓举亚军（172公斤）和挺举亚军（202公斤）。
2019年，在泰国芭提雅举行的2019年举重世界锦标赛男子81公斤级比赛中，吕小军最终以抓举171公斤，挺举207公斤，总该成绩378公斤包揽三冠，同时创造了挺举和总成绩两项新世界纪录。
2020年，“钱江源国家公园杯”2020年全国男子举重锦标赛暨东京奥运会模拟赛中，吕小军以170公斤、201公斤、总成绩371公斤斩获抓举银牌以及挺举和总成绩两枚金牌。
2021年，在乌兹别克斯坦首都塔什干进行的举重亚锦赛，吕小军抓举举起174公斤、挺举举起199公斤，以总成绩373公斤的成绩获得挺举和总成绩两枚金牌；吕小军以抓举170公斤，挺举204公斤，总成绩374公斤夺得东京奥运会举重男子81公斤级冠军，三项成绩亦均创造了该项目的奥运会纪录。
▪ 2021-7-31 2020年东京奥运会举重男子81公斤级冠军 （获奖）
▪ 2016 里约奥运会举重男子77公斤级亚军 （获奖）
▪ 2014 仁川亚运会举重男子77公斤级三冠军 （获奖）
▪ 2013 亚洲举重锦标赛男子77公斤级比赛中三冠军 （获奖）
▪ 2013 波兰弗罗茨瓦夫世界举重锦标赛男子77公斤级冠军 （获奖）
▪ 2012 全国男子举重锦标赛77公斤级抓举亚军 （获奖）
▪ 2012 伦敦奥运会举重男子77公斤级三冠军 （获奖）
▪ 2012 全国男子举重锦标赛77公斤级挺举冠军 （获奖）
▪ 2012 全国男子举重锦标赛77公斤级总成绩亚军 （获奖）
▪ 2011 国际举联举重超级大奖赛冠军 （获奖）
▪ 2011 亚洲举重锦标赛抓举三冠军 （获奖）
▪ 2011 巴黎世界举重锦标赛77公斤级抓举冠军 （获奖）
▪ 2011 巴黎世界举重锦标赛77公斤级挺举亚军 （获奖）
▪ 2011 巴黎世界举重锦标赛77公斤级总成绩冠军 （获奖）
▪ 2010 举重世锦赛挺举冠军、抓举亚军和总成绩亚军 （获奖）
▪ 2009 全运会男子77公斤级亚军 （获奖）
▪ 2009 举重世锦赛抓举冠军、挺举亚军和总成绩冠军 （获奖）
▪ 2008 全国举重锦标赛男子77公斤级第三名 （获奖）
▪ 2008 亚洲举重锦标赛第一名 （获奖）
▪ 2004 世界举重青年赛男子69公斤级第一名 （获奖）
▪ 2004 中日韩举重邀请赛男子69公斤级第一名 （获奖）
▪ 2003 全国举重锦标赛男子69公斤级第三名 （获奖）
吕小军天生力量就大。（教练吴琦望评）
吕小军的举重生涯坎坷曲折，但吕小军有着不俗的实力和潜质，力量大，腿力、腰力都好。（网易网评）
2009年到2013年，吕小军在奥运会、世锦赛两大赛先后9次夺冠，6次打破世界纪录，大器晚成的吕小军已经成为中国举重史上划时代的人物。（新浪网评）
