14岁时，张娟娟就被射箭队教练慧眼识中。从此开始了射箭训练，2001年张娟娟进入国家队，就在当年举行的第41届世界射箭锦标赛上，张娟娟为中国女子射箭队取得了历史性的突破，获得团体金牌。这是中国射箭队首次在世界大赛上拿到团体金牌。

　　2008年北京奥运会上，张娟娟在四分之一决赛中，打败了韩国射箭女队里号称"最稳定"的朱贤贞；半决赛以115环平奥运会纪录的成绩击败韩国选手尹玉姬；在决赛中，由于看台观众闪光灯的干扰，第一箭只射出7环，经过调整，连续3个10环、总成绩110环的成绩战胜韩国选手朴成贤，最终为中国射箭夺得了历史上的第一块金牌，也成功打破了韩国选手在这个项目上的垄断。