"Enligt trovärdiga källor har Ms Zhang utsatts för tortyr och dålig behandling under interneringen och hennes hälsotillstånd har försämrats allvarligt", säger Peter Stano, utrikespolitisk EU-talesperson, enligt ett uttalande.
Zhangs rapporter om överfulla sjukhus och hårdhänta myndigheter i Wuhan under pandemin gick stick i stäv med de officiella beskrivningarna.
Enligt Zhangs advokat greps hon i maj, anklagad för att ha "startat bråk och framkallat problem" – en brottsrubricering som i Kina ofta används för att tysta oliktänkande.
I dagarna dömdes hon till fyra års fängelse.
EU kräver nu att hon – liksom flera fängslade jurister och aktivister i Kina – genast släpps fria.
Stano pekar på tio prodemokratiska aktivister från Hongkong som på måndagen ställdes inför rätta i staden Shenzhen i Kina, liksom på två andra gripna aktivister.
"De anklagades rättigheter till en rättvis rättegång och en korrekt rättsprocess – i enlighet med internationella lagar om mänskliga rättigheter och enligt Kinas straffrättsliga lagar – har inte respekterats", står det i uttalandet.
Också FN och flera länders regeringar har kritiserat gripandena.