2011年8月，傅園慧在第3屆世界青年遊泳錦標賽上獲得女子100米仰泳銀牌和200米自由泳銅牌；同年9月，在日照全國遊泳錦標賽奪得女子100米仰泳的冠軍。
2012年4月，16歲的傅園慧在紹興全國遊泳冠軍賽暨奧運選拔賽中，以59秒99的成績奪得女子100米仰泳冠軍。同年8月在倫敦舉辦的第30屆夏季奧運會，首次登上奧運賽場的傅園慧闖進了女子100米仰泳決賽，最終名列第八。2013年4月，鄭州全國遊泳冠軍賽上，傅園慧在女子50米[9]、100米仰泳[10]兩個項目上奪冠。同年8月2日，當時世界排名第壹的傅園慧在巴塞羅那舉行的第15屆世界遊泳錦標賽女子50米仰泳決賽，以27秒39的成績摘得銀牌。雖然有失誤，但是傅園慧並沒有氣餒。在隨後的女子100米仰泳決賽中，她遊出59秒61，獲得第五名。女子4×100米混合泳接力賽，她與孫以3分57秒30獲得第四名，分段成績59秒51刷新當時的個人最好成績。
2014年5月，在青島全國遊泳冠軍賽暨亞運會選拔賽中，傅園慧以59秒59成績獲得女子100米仰泳冠軍。同年9月，第17屆亞運會在韓國仁川舉辦。在女子50米仰泳預賽中，傅園慧以27秒64的成績獲得小組第壹，晉級決賽、。隨後進行的決賽，傅園慧以27秒66的成績摘得金牌。次日，在女子100米仰泳決賽中，傅園慧以59秒95奪冠，成為亞洲仰泳雙冠王。
2016年11月17日，在日本東京進行的亞洲遊泳錦標賽中，傅園慧贏得女子50米仰泳冠軍，成績是27秒86，這是她收獲的第壹枚亞錦賽金牌。