Erste internationale Erfahrungen sammelte Zhang Wenxiu im Jahr 2001, als sie bei den Weltmeisterschafte im kanadischen Edmonton mit einer Weite von 61,61 m den elften Platz belegte. Im Jahr darauf schied sie bei den Juniorenweltmeisterschaften in Kingston mit 52,31 m in der Qualifikation aus, siegte anschließend aber bei den Juniorenasienmeisterschaften in Bangkok mit neuem Meisterschaftsrekord von 66,10 m. 2003 startete sie erneut bei den Weltmeisterschaften nahe Paris, verpasste mit 65,09 m aber erneut den Finalanzug. Daraufhin siegte sie bei den Militärweltspielen in Catania mit neuem Spielerekord von 69,89 m. Im Jahr darauf qualifizierte sie sich für die Olympischen Spiele in Athen und klassierte sich dort mit 72,03 m im Finale auf dem siebten Platz.