Najlepsze wyniki osiągnęła w sezonie 2013/2014, kiedy zajęła piąte miejsce w klasyfikacji generalnej.
Podczas mistrzostw świata w Ruhpolding w 2012 roku zdobyła brązowy medal w biegu pościgowym. Wyprzedziły ją tam tylko Darja Domraczewa z Białorusi i Niemka Magdalena Neuner. Była też między innymi czwarta w sztafecie na rozgrywanych rok później mistrzostwach świata w Novym Měscie. Brała też udział w igrzyskach olimpijskich w Soczi w 2014 roku, gdzie zdobyła srebrne medale w sprincie i sztafecie.
W grudniu 2016 Międzynarodowa Unia Biathlonu rozpoczęła dochodzenie w sprawie przyjmowania przez kilkudziesięciu rosyjskich biathlonistów środków dopingujących. W tym gronie znalazły się Olga Wiłuchina i Jana Romanowa, a także Olga Zajcewa, srebrne medalistki w biegu sztafetowym rozegranym podczas Zimowych Igrzysk Olimpijskich 2014. 27 listopada 2017 Międzynarodowy Komitet Olimpijski pozbawił ją medali za wicemistrzostwo olimpijskie w biegu sztafetowym i biegu sprinterskim na tychże igrzyskach oraz nałożył karę dyskwalifikacji za stosowanie niedozwolonych środków.