W Pucharze Świata zadebiutowała 27 marca 2009 roku w Chanty-Mansyjsku, zajmując 6. miejsce w sprincie. Tym samym już w debiucie zdobyła pierwsze punkty. Pierwszy raz na podium zawodów pucharowych stanęła 4 marca 2012 roku w Ruhpolding, gdzie rywalizację w biegu pościgowym zakończyła na trzeciej pozycji. W kolejnych startach jeszcze trzy razy stawała na podium: 1 grudnia 2012 roku w Östersund była trzecia w sprincie, 16 marca 2013 roku w Chanty-Mansyjsku była druga w biegu pościgowym, a 22 marca 2013 roku w Oslo w tej samej konkurencji zajęła trzecie miejsce. Najlepsze wyniki osiągnęła w sezonie 2013/2014, kiedy zajęła piąte miejsce w klasyfikacji generalnej.
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, srebrne medalistki w biegu sztafetowym rozegranym podczas Zimowych Igrzysk Olimpijskich 2014[1]. 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[2].