Zhang nahm an den Kurzbahnweltmeisterschaften 2014 teil. Sie gewann dort die Bronzemedaille über 400 m Freistil. Im Folgejahr gewann sie bei den Schwimmweltmeisterschaften die Bronzemedaille über 200 m Schmetterling. Bei ihren ersten Olympischen Spielen, 2016 in Rio de Janeiro, erreichte Zhang im Finale über 200 m Schmetterling den sechsten Platz.
Bei den Olympischen Spielen in Paris 2024 gewann Zhang sechs Medaillen, womit sie gemessen an der Gesamtzahl an Medaillen die erfolgreichste Teilnehmerin dieser Spiele war.[2]
Doping
In der Dokumentation „Die Akte China“ berichtete die ARD-Dopingredaktion im Frühjahr 2024 über einen internen Bericht der chinesischen Dopingagentur über positive Dopingproben bei 23 chinesischen Schwimmsportlern, darunter Zhang Yufei. Alle Schwimmer wurden bei einem Wettbewerb Anfang 2021 auf die Substanz Trimetazidin positiv getestet. Diese Dopingfälle wurden von der WADA nicht weiter untersucht; Sperren gab es keine. 13 der 23 Schwimmer starteten bei den Olympischen Spielen 2021 in Tokio und gewannen drei Goldmedaillen, darunter zwei durch Zhang Yufei.[3][4] Die WADA geriet wegen möglicher Dopingvertuschung in starke Kritik.