2012年赛季女团总冠军，并在季后赛阶段击败丁宁、郭跃等名将，凭最高积分成为赛事的最有价值球员。同年2月，刘诗雯在「直通巴黎」第一阶段选拔赛中成绩位居李晓霞之后名列第二，获得巴黎世乒赛单打资格，第四次出战世乒赛单项赛事。同年3月，刘诗雯与李晓霞、丁宁、武杨、常晨晨组成的中国女队，在广州举行的乒乓球世界杯团体赛中夺冠。2013年5月，刘诗雯于第52届世界乒乓球锦标赛单项赛的女单比赛中取得重要突破，她在半决赛以4：1淘汰队友朱雨玲，首次打进女单决赛，最终2：4惜败给冠军李晓霞。同时，刘诗雯还与丁宁搭档，夺得女