En 1995, Wang fue seleccionada para el equipo nacional y comenzó a representar a China en competiciones importantes, como el Campeonato del mundo de Tenis de Mesa, la Copa del Mundo de Tenis de Mesa de Mujeres, y los Juegos Olímpicos. En 1997 y 1998 ganó la Copa del Mundo de Tenis de Mesa de Mujeres dos veces, así como el American Open y el China Open. En los Juegos Asiáticos de 1998 en Bangkok, Wang ganó cuatro medallas de oro (individuales, dobles, dobles mixtos y equipos femeninos). Al final de 1998, ganó las finales del tour ITTF.
En 1999, ganó la medalla de oro en el Campeonato Mundial de Tenis de Mesa y en las finales del tour ITTF, tanto en individuales como en dobles. Se convirtió en número 1 del mundo ese mismo año. En los Juegos Olímpicos de Sídney 2000 ganó dos medallas de oro en individuales y en dobles.
Sin embargo, en los Juegos Asiáticos de 2002 en Busan, perdió la final de individuales y la de equipos femeninos. Wang Nan participó en el Campeonato Mundial de Tenis de Mesa de 2003 en París, siendo la cuarta vez que representaba a China. Ganó medallas en individuales, dobles, y dobles mixtos. En los Juegos Olímpicos de 2004 ganó los dobles femeninos con Zhang Yining. En los Juegos Olímpicos de Pekín 2008 llegó a la final femenina, pero perdió frente a Zhang Yining 8-11, 13-11, 11-8, 11-8, 11-3.
Medallista olímpica 
China
