同队友在杭州举办的短池游泳世锦赛上摘得女子4×100混合泳接力银牌，这是她个人的首枚短池世锦赛接力奖牌。2020年9月29日，在2020年全国游泳冠军赛暨东京奥运达标赛上，张雨霏以55秒62的成绩打破女子100米蝶泳亚洲纪录。10月1日，张雨霏联同徐嘉余、闫子贝和杨浚瑄代表苏鄂浙鲁联队以3分38秒41的成绩，打破美国队2017年创造的男女混合4×100米混合泳世界纪录。