2000年在吉隆坡舉行的第45屆世乒賽團體賽，張怡寧和王楠、李菊等隊友一起登上世界冠軍寶座，成為中國乒乓球隊一名新的世界冠軍。不過之后張怡寧遭遇到了生涯一個不大不小的“滑鐵盧”，悉尼奧運會前夕，由于張怡寧在后來的奧運會亞洲區預選賽仍然沒有調整好狀態，明顯被隊友孫晉壓倒。國乒決策層再三考慮之后，最終將女乒第三個名額劃在孫晉名下，張怡寧未能搭上悉尼奧運會班車。

不過是金子總是要發光的。2001年至2002年，張怡寧先后在蕪湖世界杯、釜山亞運會力挽狂瀾，維護了中國女乒的王者地位。2004年，張怡寧在雅典奧運會上與王楠合作獲得女子雙打冠軍，并奪得女單冠軍。

2005年，張怡寧奪得第48屆世乒賽女單冠軍，實現了個人世錦賽、奧運會和世界杯的大滿貫。2006年，德國世乒賽，張怡寧率領中國隊第16次捧起考比倫杯。08年，北京奧運會上，張怡寧與郭躍王楠合作奪得女團冠軍，隨后在女單決賽中擊敗王楠成功衛冕。四年后再度奪得雙料冠軍。