Oprócz dobrych występów w turniejach wielkoszlemowych, Kirilenko w parze z Wiktoryją Azaranką wygrała turniej w Madrycie, pokonując w finale Květę Peschke i Katarinę Srebotnik 6:4, 6:3.
2012 W 2012 roku wygrała w grze podwójnej turniej Premier Mandatory w Miami. W parze z Nadieżdą Pietrową pokonały włoski duet Sara Errani–Roberta Vinci 7:6(0), 4:6, 10-4. Podczas igrzysk w Londynie osiągnęła czwarte miejsce w grze pojedynczej. Po czterech pojedynkach wygranych bez straty seta, przegrała w półfinale z rodaczką Mariją Szarapową 2:6, 3:6, a w meczu o trzecie miejsce uległa Wiktoryi Azarance 3:6, 4:6. Razem z Nadieżdą Pietrową zdobyły brązowy medal igrzysk olimpijskich w konkurencji deblistek. W półfinale przegrały z siostrami Williams 5:7, 4:6, a w meczu o trzecie miejsce pokonały Liezel Huber i Lisę Raymond 4:6, 6:4, 6:1. W sierpniu osiągnęła finał turnieju w New Haven. Przegrała w nim z Petrą Kvitovą 6:7(9), 5:7. Razem z Pietrową osiągnęła w październiku finał rozgrywek deblowych w Moskwie. W kończących sezon Mistrzostwach WTA zdobyła razem z Pietrową tytuł deblowy, pokonując w finale Andreę Hlaváčkovą i Lucie Hradecką 6:1, 6:4.