2016年3月6日，第53届世界乒乓球锦标赛女团决赛，丁宁3-1击败伊藤美诚，中国队3-0击败日本，第20次获得冠军。 8月11日，里约热内卢夏季奥林匹克运动会乒乓球女子单打决赛，经过7局苦战后，丁宁4-3（11-9、5-11、14-12、9-11、8-11、11-7、11-7）击败李晓霞，首次夺得奥运女单冠军，也成为了乒乓球历史上又一位大满贯选手。 8月17日，里约奥运会乒乓球女团决赛，丁宁和队友（李晓霞、刘诗雯）3-0横扫德国强势夺冠，实现奥运会3连冠。