2010年2月，在温哥华冬奥会上，王濛先后在500米赛事的预赛及半决赛两度刷新奥运纪录，并在决赛王濛实现了对女子短道速滑500米金牌的蝉联（冬奥500米两连冠），中国队也实现了这个项目的冬奥三连冠。赛后她向教练李琰磕头致谢。之后在重感冒的情况下获得女子1000米以及3000米接力的冠军，成为中国短道历史上第一个三冠王，也成为继[[李宁]]（1984年洛杉矶奥运会）、[[邹凯]]（2008年北京奥运会）之后，在一届奥运会独得三枚金牌的中国运动员[7] 。 在温哥华冬奥会之后，王濛没有停歇，参加了在3月保加利亚索菲亚短道速滑世锦赛，并一举夺得了500米、1000米两项冠军。

2012年9月16日，王濛正式被允许复出。9月21日，在历经长达13个月的禁赛后重返赛场，在全国速滑联赛第二站（哈尔滨站）完成复出首秀。在短道速滑500米比赛中以44秒408夺冠；之后又率领黑龙江队夺得短道速滑3000米接力冠 军[9] 軍 。 10月19日-21日，她随国家队前往加拿大卡尔加里，参加新赛季短道速滑世界杯首站争夺，并夺得短道速滑500米冠军；10月22日，短道速滑世界杯卡尔加里站，以43秒240的成绩夺得了女子500米比赛冠军 。世界杯蒙特利尔站赛场上蝉联500米桂冠，并与队友一起夺得3000米接力冠军。 2012年，包揽2012-2013短道速滑世界杯六站女子500米比赛冠军。