在10月10日收官的2020全国乒乓球锦标赛女双的决赛中，陈梦联袂国家队队友王曼昱，4比3险胜另一对国家队组合孙颖莎/王艺迪，继先前夺得本次比赛单打冠军后，再次登顶。
女双决赛首局，孙颖莎/王艺迪先发制人，以13比11获胜，第二局陈梦/王曼昱以12比10还以颜色。第三局，陈梦/王曼昱乘胜追击，11比5再下一城。但孙颖莎/王艺迪韧性十足，连扳两局，把总比分变为3比2。最后两局，陈梦、王曼昱凭借更稳定的发挥和更成熟的心态接连胜出笑到最后。
夺得女双冠军，也让陈梦成为本次全锦赛“双冠王”，她说这是自己全新的开始，“能全国比赛第一次拿到单项冠军，是对这些年来自己艰辛付出的一次很好的回报；双打冠军则是赛前既定的目标。”
