2013年8月23日，与布兰格尔美网资格赛的中，6-7，6-1，6-2取胜，第一次闯入美网正赛，同时也是第16位闯入大满贯正赛的中国女选手。

　　2015年6月30日，温网首轮，7-6(3)，6-4直落两盘击败12号种子布沙尔，取得个人大满贯正赛首胜，可惜次轮遭到德国姑娘玛利亚逆转，无缘32强。

　　2016年澳网女单展开资格赛首轮的较量，段莹莹以6比1和6比2横扫克罗地亚球员马尔蒂奇晋级次轮。2016年8月7日傍晚结束的2016江西网球公开赛女单决赛中，中国选手段莹莹以1：6、6：4、6：2，艰难逆转美国华裔选手金久慈摘得桂冠。2016年8月30日，美网女单首轮，从资格赛突围的段莹莹6-4/4-6/6-3战胜希腊选手萨卡里收获美网首胜。2016年9月1日，2016年度美国网球公开赛继续正赛第三日的较量。中国小花段莹莹尽管在第二盘有过连胜五局的发挥，但却依然未能够实现逆转，最终苦战两盘以4-6和6-7(3)不敌日本选手大阪直美，遗憾无缘女单32强。