1997年，被大庆体校教练唐景波看中，进入大庆体校，随后，参加黑龙江省少年乒乓球赛，夺得女单冠军，后又夺得“全国娃娃杯”女单冠军。
2003年，进入中国国家青年队。
2005年，被选入国家队。
2008年，参加国际乒联巡回赛科威特公开赛女单决赛中，赢得个人职业生涯首个巡回赛单打冠军。
2009年5月，横滨世乒赛女双项目中，获得亚军。10月，参加世界杯女团决赛，帮助中国队成功卫冕世界杯团体赛冠军。11月，参加第19届亚洲乒乓球锦标赛，一人独得三金一银。
2010年1月，国际乒联巡回赛总决赛女双决赛中，获得冠军。11月，广州亚运会女团项目中，帮助中国队获得冠军。同年，还获得乒乓球团体世界杯冠军。
2011年5月，在第51届鹿特丹世乒赛女单决赛中夺冠，10月，参加乒乓球女子世界杯女单决赛，首次参赛即获得冠军。11月，帮助中国队获得乒乓球团体世界杯冠军。
2012年2月，参加第20届亚洲乒乓球锦标赛，女双、女团项目中，获得冠军。3月，参加第51届世乒赛团体赛，帮助中国队夺回考比伦杯。8月，伦敦奥运会女子团体决赛，收获职业生涯首枚奥运会金牌。3月，参加团体世界杯决赛，帮助中国队获得冠军。7月，参加亚洲乒乓球锦标赛，女团决赛中，帮助中国队获得冠军。
2014年1月，参加国际乒联世界巡回赛总决赛，女双项目中，登顶冠军。3月，出战第27届亚洲杯乒乓球女单决赛，首捧亚洲杯冠军。5月，在世界乒乓球团体赛女团决赛中，帮助中国队获得冠军。9月，仁川亚运会乒乓球女团决赛中，帮助中国队获得冠军。10月，在女乒世界杯女单决赛中，再度夺冠。
2015年5月，参加第53届苏州世乒赛，女单决赛中，问鼎世乒赛女单冠军。9月，出战亚洲乒乓球锦标赛女子团体决赛，夺得女团冠军。12月，参加国际乒联世界巡回赛总决赛，女单决赛中，首次夺取总决赛女单桂冠；女双项目中，搭档朱雨玲夺冠，成为赛事双冠王。
2016年3月，在世界乒乓球团体赛女团决赛中，帮助中国队获得冠军。8月，参加里约奥运会乒乓球女子单打决赛，首次夺得奥运女单冠军。8月，里约奥运会乒乓球女团决赛，获得冠军。
2017年，乒乓球亚锦赛女团决赛中，中国队首次实现亚锦赛女团六连冠。6月，参加德国杜塞尔多夫世乒赛，获得双冠王。9月，参加全运会女子单打决赛，成为包揽奥运会、世乒赛、世界杯、全运会的“全满贯”选手。
2018年2月，参加国际乒联团体世界杯女子团体决赛，夺得冠军。5月，出战团体世乒赛女团决赛，获得冠军。9月3，参加国际乒联女子乒乓球世界杯女单决赛，第三次获得女乒世界杯冠军。
2019年9月，在乒乓球亚锦赛女双决赛中，获得冠军。11月，获得2019年乒乓球团体世界杯女团冠军。
2021年9月6日，宣布结束运动生涯。
2016年，里约奥运会女子团体冠军。
2016年，里约奥运会女子单打冠军。
2012年，伦敦奥运会女子团体冠军。
2012年，伦敦奥运会女子单打亚军。
2019年，单项世乒赛女子单打季军。
2019年，单项世乒赛混合双打季军。
2018年，团体世乒赛女子团体冠军。
2017年，单项世乒赛女子单打冠军。
2017年，单项世乒赛女子双打冠军。
2016年，团体世乒赛女子团体冠军。
2015年，单项世乒赛女子单打冠军。
2015年，单项世乒赛女子双打亚军。
2014年，团体世乒赛女子团体冠军。
2013年，单项世乒赛女子双打亚军。
2012年，团体世乒赛女子团体冠军。
2011年，单项世乒赛女子单打冠军。
2011年，单项世乒赛女子双打亚军。
2010年，团体世乒赛女子团体亚军。
2009年，单项世乒赛女子双打亚军。
2019年，乒乓球团体世界杯女子团体冠军。
2018年，乒乓球世界杯女子单打冠军。
2018年，乒乓球团体世界杯女子团体冠军。
2015年，乒乓球团体世界杯女子团体冠军。
2014年，乒乓球世界杯女子单打冠军。
2013年，乒乓球团体世界杯女子团体冠军。
2011年，乒乓球世界杯女子单打冠军。
2011年，乒乓球团体世界杯女子团体冠军。
2010年，乒乓球团体世界杯女子团体冠军。
2009年，乒乓球团体世界杯女子团体冠军。
2012年伦敦奥运会回来，到2016年里约奥运会，对丁宁的磨练特别大。那段时间，从她每天训练课上的眼神，都能感受到她的执着。那种对冠军的渴望、日常的付出和不达目的不罢休的劲头，让我从她身上看到了当年张怡宁的影子。无论遇到怎样挫折，丁宁总能直面困难。（国乒女队主教练李隼 评）
丁宁是一个非常有特点的运动员，和一般女运动员不一样，面对自己的不足之处，她表现得更坦诚、更成熟。她是目前中国女队里面最享受乒乓球的队员，不管是她输还是赢，她都能够享受这项运动。作为一个女运动员，这是不太容易做到的，这也是丁宁略高于其他女运动员的一个最主要的地方。能拥有这么一个阳光、单纯又非常有特点的运动员，对中国女队来讲也是非常可喜的。（国乒女队主教练施之皓 评）
运动员在成长过程当中，总会有一个时间段会有一种状态——我称作“名人综合征”，就是有点儿成绩了就要悄悄尾巴，装一下大腕儿，跟教练有时候也会莫名其妙地摆个架子，发点儿小脾气，但丁宁是一点点也没有。小小年纪又懂礼数又不怕输，敢于竞争——运动员就要这种性格的才会成大器，我看好她的。（北京女乒主帅周树森 评）
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