Song commence à s'entraîner aux arts martiaux mixtes à l'âge de 13 ans. Il fait ses débuts professionnels avant même son seizième anniversaire.
Carrière en arts martiaux mixtes
Ultimate Fighting Championship (depuis 2017)
En novembre 2017, il est annoncé que Song Yadong interviendrait en remplacement (short notice) pour affronter le tout premier combattant d'origine indienne de l'UFC, lui aussi débutant, Bharat Khandare, lors de l'UFC Fight Night 122 le à Shanghai, en Chine. Il remporte le combat par soumission grâce à un étranglement en guillotine à la première reprise, décrochant son premier bonus de «Performance de la soirée».
Le , lors de l'UFC Fight Night 132 à Singapour, il bat le Brésilien Felipe Arantes par KO technique au deuxième round, empochant un nouveau bonus de performance. Le 24 novembre suivant, il s'impose par décision unanime face à Vince Morales lors de l'UFC Fight Night 141.
Le , lors de l'UFC 239, Song met KO Alejandro Pérez dès la première reprise, ce qui lui vaut une autre «Performance de la soirée». En décembre, son combat face à Cody Stamann à l'UFC on ESPN 7 se conclut par une égalité majoritaire.
Le , il s'impose par décision unanime face à Marlon Vera dans un combat en poids plumes à l'UFC on ESPN 8, les deux athlètes recevant le bonus du «Combat de la soirée». Après une défaite par décision unanime face à Kyler Phillips à l'UFC 259 en mars 2021, Song renoue avec la victoire en battant successivement Casey Kenney par décision partagée en août, puis Julio Arce par TKO en novembre lors de l'UFC Fight Night 197.
Le , Song franchit un cap en mettant KO au premier round l'ancien prétendant au titre Marlon Moraes lors de l'UFC Fight Night 203, performance récompensée d'un bonus. En septembre, il dispute son premier événement principal face à Cory Sandhagen, mais s'incline par TKO à la suite d'un arrêt médical causé par une sévère coupure au-dessus de l'œil.
En 2023, il confirme son statut de tête d'affiche en battant Ricky Simón par TKO au cinquième round en avril (nouveau bonus de performance), puis en dominant Chris Gutiérrez par décision unanime en décembre.
Le , lors de l'UFC 299, il s'incline par décision unanime face à l'ancien champion Petr Yan à l'issue d'un combat très disputé.
Le , en tête d'affiche de l'UFC Fight Night 252, il bat l'ancien double champion Henry Cejudo par décision technique unanime au quatrième round, à la suite d'un coup dans l'œil involontaire rendant son adversaire inapte à poursuivre.
Le , lors de l'UFC 324, il est opposé à l'ancien champion de la division Sean O'Malley et s'incline par décision unanime serrée. Le , en vedette de l'UFC Fight Night 277, il renoue avec l'éclat en soumettant l'ancien double champion des poids mouches Deiveson Figueiredo par étranglement en guillotine au deuxième round, empochant un bonus de 100 000 $.
Le , en combat principal de l'UFC Fight Night 286 à Shanghai, il s'impose par KO au deuxième round face au Russe Umar Nurmagomedov.
Chine
