2009年2月,，在日本短池游泳公開賽中，張琳以1分43秒04獲得男子200米自由泳冠軍,，并打破該項目賽會紀(jì)錄,。7月，游泳世錦賽在羅馬進行，在男子400米自由泳決賽中,，張琳以3分41秒35獲得一枚銅牌,；在男子800米自由泳金牌爭奪戰(zhàn)中，張琳以7分32秒12奪冠,，打破了澳大利亞選手哈克特在2005年創(chuàng)造的7分38秒65的世界紀(jì)錄,，同時也成為中國游泳歷史第一個男子項目世界冠軍；在男子1500米自由泳比賽中,，張琳獲得第五名,。10月，第十一屆全國運動會拉開帷幕,，張琳以3分44秒29的成績獲得男子400米自由泳冠軍,；在男子4×100米自由泳接力決賽中，張琳與隊友以3分15秒50獲得冠軍,，并打破亞洲紀(jì)錄,；隨后張琳以1分46秒12的成績摘得男子200米自由泳冠軍，以15分03秒12的成績獲得男子1500米自由泳銅牌,。