2010年，在常州举行的江苏省第十七届运动会上取得2金3银1铜的战绩。凭借省运会上的出色表现，她在同年底被选进江苏省体校。
2011年，破格进入省游泳队，成为当时队中年龄最小的队员。同年，在中华人民共和国中学生运动会游泳比赛中，代表江苏省参赛，独得游泳项目三金一银，成为中运会整个赛场的夺牌王。
2012年7月，国家体育总局授予“运动健将”称号。
2014年8月，在2014年南京青年奥林匹克运动会中，获得女子4×100米混合泳接力赛、女子4×100米自由泳接力赛，混合4×100米混合泳接力赛冠军。9月，在仁川亚运会女子4×100米自由泳接力决赛中，获得冠军。
2015年，在世界游泳锦标赛女子200米蝶泳决赛，获得季军，并创造世界青年纪录。
2016年11月，参加亚洲游泳锦标赛，在女子200米蝶泳决赛、女子4×100米混合泳接力决赛中，获得亚军。
2017年9月，在全运会女子200米蝶泳决赛中，获得冠军。
2018年8月，在雅加达亚运会女子100米蝶泳决赛中，斩获两金一银。
2019年10月，在世界军人运动会中，斩获五金。
2021年7月，在2020年东京奥运会中，斩获两金两银。9月，在第十四届全运会男女4×100米混合泳接力决赛中，获得冠军。12月，在世界短池游泳锦标赛女子200米蝶泳决赛中，获得个人第一个短池世锦赛冠军。
2023年7月，在世界游泳锦标赛女子100蝶决赛中，夺冠，这也是她的个人世锦赛首个冠军。在男女4×100混合接力决赛中，获得冠军，实现该项目金牌“零”的突破。9月，在第19届亚运会中，获得六金。
2024年7月，巴黎奥运会中，获得一银五铜。
2024年，巴黎奥运会女子4x100米混合泳接力项目季军、女子50米自由泳季军、男女混合4×100米混合泳接力亚军、女子200米蝶泳季军、女子100米蝶泳季军、女子4×100米自由泳接力季军。
2024年，全国游泳冠军赛女子4×100米混合泳接力冠军、男女4×100米混合泳接力冠军、女子100米蝶泳冠军、女子4×100米自由泳接力冠军。
2023年，全国游泳锦标赛女子50米蝶泳冠军、女子50米自由泳冠军、女子100米蝶泳冠军。
2023年，杭州第19届亚运会女子50米蝶泳冠军、女子50米自由泳冠军、男女4×100米混合接力冠军、女子100米蝶泳冠军、女子4×100米自由泳接力决赛冠军、女子200米蝶泳冠军。
2023年，世界游泳锦标赛男女混合4×100米混合泳接力冠军。
2021年，东京奥运会男女混合4x100米混合泳亚军、东京奥运会女子4×200米自由泳接力冠军、女子200米蝶泳冠军、女子100米蝶泳亚军。
2018年，全国游泳锦标赛女子100米蝶泳冠军、女子50米蝶泳冠军。
2018年，雅加达亚运会男女混合4×100米混合泳接力冠军、女子200米蝶泳冠军、女子100米蝶泳亚军。
2018年，全国游泳锦标赛女子400米自由泳冠军、女子200米蝶泳亚军。
2018年，全国游泳锦标赛女子200米自由泳金牌、女子100米蝶泳金牌。
2017年，世界游泳锦标赛男女混合4×100米混合泳接力季军。
2016年，亚洲游泳锦标赛女子4×100米混合泳接力亚军、女子200米蝶泳亚军。
2015年，世界游泳锦标赛女子4×200米自由泳季军、女子200米蝶泳季军。
2014年，世界短池游泳锦标赛女子400米自由泳季军。
2014年，全国游泳锦标赛女子400米自由泳冠军、女子200米自由泳冠军。
2014年，仁川亚运会女子4×100米自由泳接力冠军。
2014年，南京青年奥林匹克运动会男女混合4×100米混合泳接力冠军、女子100米蝶泳亚军、女子4x100米混合泳接力冠军、女子200米蝶泳亚军。
张雨霏的自身条件很好，一入水就能感觉她像变了一个人。而且，她属于大赛型选手，在比赛中能稳住情绪，排除压力，从而取得很好的成绩。张雨霏最重要的天赋是身体素质，她的身体恢复特别快。给张雨霏做过乳酸代谢测试，这个测试反映的是运动员身体的恢复能力，张雨霏的能力明显超过其他孩子。对于游泳运动员来说，超强的身体恢复能力意味着“耐练”。（孔淼教练 评）
张雨霏具备成为师姐焦刘洋那样“蝶后”的潜质，不过在技术动作和专项能力方面还需要改进。（刘海涛教练 评）
张雨霏是个好苗子，主项蝶泳尤其具有潜力。张雨霏有超常的体能，同样的训练课，别人已经达到极限了，她还有发展空间。（江苏省游泳队教练季志祥 评）
张雨霏快节奏的游泳基础扎实，背部动作具有精细的运动感和大腿技术，动作技术精湛。她不仅能用贴于水面的身体滑行和柔软的动作让水阻变得最小，而且还能用强劲的推水动作提升速度，让身体在水面滑行更流畅。（日本游泳教练野口智博 评）
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