Durante o Campeonato Mundial de 2011 em Tóquio, conquistou novamente a medalha de ouro por equipes com uma pontuação final ainda melhor que em 2010 (275.161). Nas finais por aparelhos dividiu a medalha de prata nas barras paralelas, ao conquistar a mesma pontuação do grego Vasileios Tsolakidis, e outra prata na barra fixa, prova em que defendia o título, ao ficar atrás do compatriota Zou Kai. Nos Jogos Olímpicos de 2012, em Londres, Zhang ajudou a equipe chinesa a conquistar a medalha de ouro na competição por equipes com uma pontuação final de 275,997, mais de três pontos a frente do Japão. Também competiu nas finais das barras paralelas e da barra fixa, mas terminou fora do pódio em ambos os eventos.