A voronyezsi lány az 1980-as olimpián az összetett verseny aranyérmese volt, mögötte ezüstérmes holtversenyben Nadia Comaneci és Maxi Gnauck. A következő évben a világbajnokságon összetettben harmadik volt. Versenyzői pályafutásának befejezése után edző lett, tanítványai is komoly sikereket értek el.
Aranylánynak becézték a 18 éves korában Melbourne-ben nyert három olimpiai győzelme után. Világrekorddal lett első 100 méteren, győzött 200-on és a 400-as váltóban. 1956 és 1964 között 18 világrekordot állított fel. Az 1960-as római olimpiát sérülés miatt ki kellett hagynia. 1964-ben Tokióban újra olimpiai bajnok lett, negyedik aranyérmét 400 méteren szerezte meg, ezt tartotta élete legjobb teljesítményének. Ugyanebben az évben megkapta a Helms Award kitüntetést.
Első bajnoki aranyérmét 1940-ben nyerte a 100 méteres hátúszásban. 1948-ban a londoni olimpián negyedik volt a rövidebb hátúszószámban és ötödik a 4x100 m-es gyorsváltóban. A helsinki nyári játékokon 1952-ben a világcsúcsot úszó 4x100 méteres gyorsváltó tagjaként nyert olimpiai bajnokságot. A 200 méteres hátúszásban ő volt az első három percen belüli úszónő. Egyéniben 24, váltóban 6 országos bajnokságot nyert, az FTC örökös bajnoka. A Testnevelési Főiskolán 1963-ban edzői oklevelet szerzett.
1974-ben nyerte első bajnoki aranyérmét a serdülő országos bajnokságon, párosban 500 méteren. Első világbajnoki aranyérmét a montreali világbajnokságon négyesben 500 méteren szerezte. A négyes hajóval négy világbajnokságon (1987 Duisburg, 1989 Plovdiv, 1990 Poznan, 1991 Párizs) és a szöuli olimpián ezüstérmes. 1992-ben a barcelonai nyári játékokon 500 méteren négyesben olimpiai bajnokságot nyert, egyesben ezüstérmes, párosban bronzérmes. 1994-ben háromszoros világbajnok 200 méteren az egyes, a páros és négyes hajóval. Egy évvel később világbajnok egyesben 200 és 500 méteren.
