W 2006 roku wystartowała na igrzyskach olimpijskich w Turynie, gdzie była między innymi trzynasta w biegu indywidualnym i piąta w sztafecie. Na rozgrywanych cztery lata później igrzyskach w Vancouver zwyciężyła w biegu indywidualnym, wyprzedzając Jelenę Chrustalową z Kazachstanu i Darję Domraczewą. Została tym samym pierwszą w historii Norweżką, która zdobyła złoty medal olimpijski w tej konkurencji. Dwa dni wcześniej była piąta w biegu pościgowym, a w sztafecie zajęła tym razem czwarte miejsce. Brała też udział w igrzyskach olimpijskich w Soczi w 2014 roku, gdzie zdobyła trzy medale. Najpierw była druga w biegu pościgowym, plasując się między Domraczewą a Teją Gregorin. Następnie razem z Tiril Eckhoff, Emilem Hegle Svendsenem i Ole Einarem Bjørndalenem zwyciężyła w sztafecie mieszanej. Ponadto wspólnie z koleżankami była też trzecia w sztafecie.
Przed rozpoczęciem sezonu 2011/2012 w biathlonie, spróbowała sił w biegach narciarskich, występując w pierwszych zawodach Pucharu Świata w biegach narciarskich w Sjusjøen. W biegu na 10 km techniką dowolną zajęła tam czwarte miejsce, a w sztafecie 4x5 km zajęła drugie miejsce. Były to jej jedyne starty w zawodach tego cyklu.
W 2013 nagrodzona medalem Holmenkollen.