2010年，丁宁与郭焱等在莫斯科代表中国国家队出战世界乒乓球锦标赛团体赛，但在决赛中不敌新加坡队的冯天薇及王越古等，最终只取得亚军。同年11月，丁宁代表中国出战广州亚运会，参加乒乓球比赛的女子团体、女子双打（同刘诗雯）及混合双打（同张继科）项目，在女团和女双赢得一金一银的佳绩。同年获得卡塔尔公开赛女双冠军（搭档刘诗雯）；科威特公开赛女双亚军（搭档刘诗雯）；德国公开赛女单亚军，女双亚军（搭档李晓丹）；亚洲杯女单亚军；中国公开赛女双亚军（搭档刘诗雯）；世界杯女团冠军。
2011年5月15日，丁宁在第51届鹿特丹世乒赛结束女单决赛的争夺中以4比2击败队友李晓霞夺取世界冠军，成为中国队历史上第13位世乒赛女单冠军，这也是中国队在世乒赛女单历史上的9连冠。同年11月，她首度以3，005分成为世界排名第一的选手。同年获得英国公开赛女单冠军，女双亚军（与李晓霞）；卡塔尔公开赛女单亚军，女双亚军（与郭焱）；阿联酋公开赛女单冠军；中国公开赛苏州站女单亚军，女双亚军（与李晓霞）；奥地利公开赛女单冠军，女双冠军（与李晓霞）；世界杯女单冠军，女团冠军；乒联巡回赛总决赛女单亚军。
