前往巴西里约热内卢参加第31届夏季奥运，她在唯一参加的项目女子200米蝶泳上以2分7秒40的成绩排名第6。同年12月，她第二次参加短池游泳世锦赛，获得女子200米蝶泳的铜牌。2017年，张雨霏在匈牙利布达佩斯举行的世界游泳锦标赛期间联同队友徐嘉余、闫子贝和朱梦惠在男女混合4×100米混合泳接力项目上获得铜牌。2018年8月，她在印尼雅加达亚洲运动会上收获两枚金牌和一枚银牌，两枚金牌来自女子200米蝶泳和男女混合4×100米混合泳接力，银牌则来自于100米蝶泳。同年12月，她联同队友在杭州举办的短池游泳世