2004 Utrzymała miejsce w dziesiątce rankingu WTA, gdzie jej historycznie najwyższa pozycja w singlu to nr 4 – 25 października 2004, dzięki dwukrotnemu udziałowi w finałach wielkoszlemowych. Wiosną nie sprostała Anastazji Myskinie we French Open 2004, w pierwszym w historii finale w singlu z udziałem dwóch Rosjanek. Późnym latem, w kolejnym rosyjsko-rosyjskim finale US Open 2004, lepsza okazała Swietłana Kuzniecowa.
W obronie medalu olimpijskiego z Sydney, odpadła w Atenach, 2004 w singlu już w I rundzie z późniejszą brązową medalistką, Australijką Alicią Molik. Również w I rundzie odpadła w deblu w parze z Anastasiją Myskiną (która była tak bliska pokonania Belgijki Justine Henin w pamiętnym meczu o finał, a po załamaniu się podczas prowadzenia z Justine Henin, również przegrała z Alicią Molik, o brąz). W rankingu WTA uplasowała się na koniec roku na 6. pozycji.
2005 Rok 2005 był wielkoszlemowo wyrównany dla Diemientiewej, bowiem dotarła do IV rundy w pierwszych trzech turniejach, a nawet do 1/2 finału w US Open 2005. Utrzymała się na 8. pozycji w rankingu WTA.