2012年4月，赴浙江绍兴参加全国游泳冠军赛暨奥运选拨赛，并以59秒99的成绩夺得冠军。8月，参加伦敦奥运会，首次参加奥运会比赛的傅园慧在100米仰泳比赛中闯入了决赛，最终名列第8.
2013年4月，由国家体育总局游泳运动管理中心主办全国游泳冠军赛，并在50米与100米仰泳两个项目全部夺冠。8月2日凌晨，在巴塞罗那游泳世锦赛中，参加女子50米仰泳决赛的傅园慧以27秒39荣获银牌。女子100米仰泳比赛以59秒61的成绩获得第五名。9月6日，代表浙江出战中华人民共和国第十二届运动会，并在女子100米仰泳决赛中以0.28秒的优势荣获金牌。
2014年5月15日，赴青岛参加2014年全国游泳冠军赛暨亚运会选拔赛，与女子100米仰泳决赛中以59秒59成绩获得冠军。9月23日，赴韩国仁川参加第17届亚洲运动会，并在女子50米仰泳决赛中，带便中国以27秒64的成绩获得小组第一，同时以预赛第一的身份晋级决赛，同时也是上午预赛全部选手之中，唯一一个游进28秒以内的选手。决赛中，傅园慧被分在第四道，程海花分在第三道，对中国队威胁最大的哈萨克斯坦选手叶卡特里娜分在第五道。比赛开始之后，傅园慧很快确定了领先优势，到了25米之后已经领先其他对手半个身位，最终她以27秒66的成绩轻松摘得金牌。24日，女子100米仰泳决赛在文鹤朴泰桓游泳馆打响，傅园慧以59秒95夺冠，继50米仰泳后，成为仰泳双冠王。
2015年8月5日，赴俄罗斯喀山参加第16届国际泳联世锦赛，获得女子100米仰泳第四。8月6日，以27秒11夺得冠军。8月9日，在女子4*100米混合泳接力决赛中，与史婧琳、陆滢、沈铎以3分54秒41的成绩夺得冠军。
2016年8月9日，在2016里约奥运女子100米仰泳决赛上，以58秒76夺得铜牌。
