受命，顶替徐云丽成为首发球员，发挥出色，成为中国女排晋级的功臣。第一次参加世界顶级大赛的袁心玥，在比赛中表现出了出众实力。在半决赛，她名列全队得分第二；而在决赛，她得分再次上双。在这两场关键比赛，她拦网拿下了9分，居全队之首。之后在2014年度CCTV体坛风云人物评选荣膺「最佳新人大奖」。2015年，随着中国女排阵中部分老将淡出，包括副攻线，令袁心玥开始获得更多的首发机会，逐渐成为主力副攻之一，并随队获得同年女排世界盃冠军。2016年里约热内卢奥运会，袁心玥入选12人名单之中 ，最终与中国女排重夺奥运金