2016年8月，张雨霏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。