2012年，王妍进入国家队集训。

2013年9月，第十二届全运会体操项目展开了女子跳马、女子自由操项目的争夺，王妍在女子跳马比赛中出现失误，最终平均分为14.233分，无缘奖牌；在女子自由操中，王妍获得13.600分。

2014年4月，在第十三届亚洲青年锦标赛体操女子团体和女子全能比赛中，王妍帮助中国队以163.800分获得团体亚军；其后以55.400分摘得女子全能金牌。5月，全国体操锦标赛在广西南宁举行，王妍在女子全能、女子自由操和女子跳马中分别以56.200分、13.800分、15.334分获得两枚铜牌和一枚金牌。8月，王妍首次参加青奥会。在女子全能比赛中，王妍以53.800分的成绩排名第四；在女子跳马决赛中，王妍挑战6.2的全场最高难度係数，最终以14.7分的总成绩折桂，获得此次青奥会首枚金牌；在高低槓比赛中，王妍获得一枚铜牌；在女子平衡木决赛中，王妍以14.633分的成绩获得冠军。

2015年6月，全国体操锦标赛在福州展开角逐。在女子个人全能决赛中，王妍以总分55.500分获得亚军；在女子跳马和女子自由体操决赛中，王妍分别以15.084分、14.367分获得冠军。10月，在体操世锦赛女子全能决赛中，王妍以55.741分排在第11位；在女子跳马决赛中，王妍两套动作难度分别为6.0和6.2，由于难度本身不占优势，第二跳又出现了失误，最终以14.583分排名第六；在女子平衡木决赛中，王妍以13.633分获得第五名。

2016年8月，在巴西里约热内卢奥运会体操比赛女子个人全能决赛中，王妍整场表现平平，最终以58.298分位列第六；在跳马和女子自由操决赛中，王妍分别以14.999分、14.666分排名第五；在女子团体决赛中，王妍帮助中国女队以总成绩176.003分获得铜牌。

王妍与大多数中国女子体操运动员不同，她以腿部力量见长，也继承了中国女子体操娴熟的“上盘”技术。程菲退役之后，王妍的强项跳马有望弥补项目的空白。（中国新闻网评）

王妍的跳马、自由操和平衡木都具有一定的实力，特别是跳马和自由操弥补了中国体操女队的弱项，对全队整体实力的提升起到了很大的作用。另外，她的平衡木整套动作难度也是很高。（中国体操队领队叶振南评）

王妍是里约奥运周期中国国内最早拿出跳马难度分为6.0+6.2的两跳、自由操团身720度旋、团身旋和后直540间接后直1080度技巧串储备的女选手之一，其跳马、平衡木、自由操继承了中国队质量细腻的优良传统，又有动力性强、力量优秀的新风格，是里约奥运周期中国队的最大亮点之一。（网易评）