2012年8月，丁宁取代受伤的郭焱，进入女乒奥运名单，参加伦敦奥运会。在奥运女子单打比赛中，丁宁与队友李晓霞成功守住各自半区，会师决赛，最后因裁判误判致心情低落，以1：4的比分获得银牌；同年8月8日，在伦敦奥运会乒乓球女子团体决赛中，总比分3比0力克日本队，蝉联乒乓球女子团体项目的冠军，这是中国体育代表团在本届奥运会上所获得的第34枚金牌，同时也是丁宁的第一枚奥运金牌。
2013年5月，丁宁以女单卫冕冠军身份出战第52届世界乒乓球锦标赛，但在半决赛2：4不敌李晓霞未能蝉联该项冠军；5月20日，丁宁与刘诗雯搭档，夺得世界乒乓球锦标赛女双亚军；同年获得第12届全国运动会乒乓球混合双人（搭档马龙)）冠军；卡塔尔乒乓球公开赛女子双人（搭档李晓霞）冠军；奥地利乒乓球公开赛女子双人（搭档李晓霞）冠军；国际乒联世界巡回赛之俄罗斯公开赛女双冠军；卡塔尔乒乓球公开赛女子单人冠军；国际乒联世界巡回赛之俄罗斯公开赛女单冠军；奥地利乒乓球公开赛女子单人冠军；科威特乒乓球公开赛女子双人（搭档李晓霞）冠军；乒乓球世界杯女子团体冠军。
2014年3月23日，丁宁在亚洲杯乒乓球赛女子单打决赛中，以4-2战胜李晓霞，第一次夺得亚洲杯单打冠军。
