En dicha prueba participó junto con su compañera de salto, Tatiana Ortiz, quien también resultó medallista olímpica.

Se convierte en la primera deportista mexicana obtener dos preseas en distintas justas olímpicas.

[2]​ Paola Espinosa y Melany Hernández perdieron su lugar olímpico en junio pasado, después de quedar en tercer lugar dentro del Control Técnico organizado por la Federación Mexicana de Natación en el cual Dolores Hernández y Carolina Mendoza consiguieron representar a México en las competencias de tres metros sincronizadas femenil alcanzando el 4.º lugar situación que Paola crítico aludiendo que ella debió ser la competidora y asumiendo que hubiera ganado una medalla, fue duramente criticada por millones de personas y celebridades.

Roma fue el escenario en el que Paola logra ser campeona mundial al conseguir, con calificaciones perfectas, el primer lugar en la plataforma de 10 metros.

Su triunfo la convirtió en la primera clavadista mexicana en obtener un título mundial.

Durante el campeonato mundial del 2011, Paola no pudo refrendar su título, al ser superada en las calificaciones por las chinas Chen Ruolin y Hu Yadan; y de esta manera quedarse con el bronce.