1996年8月24日、白井健三出生于神奈川县横滨市。兄弟2人都是体操选手、自己从3歳开始学习体操。

小学3年级时，白井健三开始认真学习体操技术[1]。

2011年，横滨市立寺尾中学3年级时，白井健三参加全日本体操锦标赛个人项目、于自由体操获得第2名[2]。

2012年，白井健三进入神奈川县立岸根高等学校。当年，他参加中国福建省莆田市举行第5回亚洲竞技体操锦标赛，于自由体操获得金牌[3]。

2013年10月，白井健三于2013年世界竞技体操锦标赛[1][4]中自由体操演出新技巧“后空翻四转体”、跳马成功演出新技巧“尤尔辛科伸身三转体”，国际体操联盟以白井健三加以命名[5]。10月5日，白井健三获得世界竞技体操锦标赛自由体操金牌[6][7]。

在2016年里约奥运会上，赢得体操男子团体金牌[8]、男子跳马铜牌。