Als Teil des siegreichen chinesischen Teams – aber nicht im Einzel – nahm Liu Shiwen an den Olympischen Spielen in Rio de Janeiro teil und holte Gold bei der Team-WM. Bei der Weltmeisterschaft 2017 schied sie im Einzel im Halbfinale aus, gewann aber Gold im Doppel mit Ding Ning. Nach Finalniederlagen gegen Zhu Yuling erreichte sie sowohl beim Asian Cup als auch beim World Cup den zweiten Platz. Da sie 2017 aber nur an fünf internationalen Turnieren teilgenommen hatte, fiel sie mit der Einführung der neuen Weltrangliste 2018 zum ersten Mal seit 2009 aus den Top 10 heraus. In der chinesischen Super League 2017 erreichte sie als beste Spielerin eine Bilanz von 28:2. Im Mai 2018 wurde sie erneut Weltmeisterin mit der Mannschaft, 2019 dann zum jeweils ersten Mal Weltmeisterin im Einzel und Mixed. Im selben Jahr gewann sie den World Cup zum fünften Mal und stellte damit einen neuen Rekord auf.