9 maja 2007 roku w Moskwie podczas badania poza zawodami wykryto u niej stosowanie środków dopingujących. Łysienko zrezygnowała z badania próbki B, co według przepisów oznacza przyznanie się do winy. Szef komisji antydopingowej rosyjskiego komitetu olimpijskiego stwierdził, że substancji nazwanej przez prasę S4 i blokującej produkcję żeńskich hormonów w organizmie, nie ma na liście zakazanych środków. Młociarka została zdyskwalifikowana na okres dwóch lat (15.7.2007 – 14.7.2009), a także anulowano wszystkie jej rezultaty uzyskane od dnia wykrycia dopingu w jej organizmie.
W 2010 zdobyła srebro mistrzostw Europy, a rok później została mistrzynią świata. Zdobyła złoto igrzysk olimpijskich w Londynie, ustanawiając nowy rekord olimpijski (78,18).
W 2013 roku podczas mistrzostw świata w Moskwie obroniła mistrzowski tytuł ustanawiając rekord Rosji 78,80 m, lecz medal został jej odebrany w 2019 roku przez stosowanie przez nią dopingu w latach 16.07.2012-02.07.2016 i przyznany wicemistrzyni świata z tamtego konkursu Anicie Włodarczyk.
W październiku 2016 roku w oficjalnym raporcie MKOl pozbawiono ją złotego medalu Igrzysk w Londynie za stosowanie niedozwolonego środka – turinabolu.
Rekord życiowy: 78,51 (6 lipca 2012, Czeboksary), 8. wynik w historii światowej lekkoatletyki.