2021年7月陳雨菲作爲頭號種子參加東京奧運會羽球女子單打。她在小組賽輕鬆擊敗埃及和土耳其選手進入8強。8進4擊敗韓國小將安洗瑩, 半決賽2:1戰勝隊友何冰嬌。8月1日，经过三局苦战，陈雨菲在决赛以2:1（21:18,19:21,21:18）战胜2號種子戴资颖，获得冠军。