北京時間7月26日，東京奧運會繼續進行，在女子100米蝶泳決賽中，張雨霏發揮出色，張雨霏發揮出色，但是遺憾的以55秒64的成績獲得亞軍，無緣成為1992年錢紅之後，又一位獲得100蝶泳奧運冠軍的中國女運動員。

張雨霏曾是中國游泳的希望之星，甚至被視為劉子歌，焦劉洋的接班人，不過在生涯初期，成績得不到提高，遇到了較大的瓶頸，如果奧運沒有延期，她可能很難去衝擊金牌，但是過去一年，她的成績飛速成長，以55秒62的成績打破劉子歌保持11年之久的亞洲紀錄。

此後的比賽中，張雨霏多次開啟56秒，展現了極其出色的狀態，在本賽季的世界最好成績排名中排名第二，本次奧運會，張雨霏展現了出色的狀態。預賽和半決賽都遊進了56秒，是所有選手裡唯一做到這個成績的選手，而她也被視為這枚奧運金牌的做大熱門。

決賽中，張雨霏對手還是非常強的，有美國選拔賽冠軍，今年世界最好成績創造者胡斯克，衛冕冠軍、世界紀錄保持者索斯特倫，世錦賽冠軍麥克尼爾，以及澳大利亞名將麥基恩。

比賽開始，張雨霏出發反應非常快，在前程排名第一位，前50米之後，張雨霏逐漸建立了領先，暫時排名第一位，最後拼到邊，張雨霏遺憾的獲得第二名，加拿大華裔麥克尼爾獲得55秒59奪冠，張雨霏55秒64獲得銀牌。