Wystartowała na igrzyskach olimpijskich w Salt Lake City w 2002, zdobywając dwa medale. W sztafecie Henkel, Bauer, Sachenbacher i Künzel zdobyły złoty medal. W sprincie stylem dowolnym zdobyła srebro, rozdzielając Rosjankę Juliją Czepałową i Norweżkę Anitę Moen. Zajęła także 12. miejsce w biegu na 15 km techniką dowolną i 18. w biegu łączonym. Podczas igrzysk olimpijskich w Turynie w 2006 niemiecka sztafeta z Sachenbacher-Stehle w składzie zdobyła srebrny medal. W pozostałych startach była: piąta w sprincie drużynowym techniką klasyczną, trzynasta na dystansie 30 km techniką dowolną i dwudziesta na 10 km klasykiem. Na rozgrywanych cztery lata później igrzyskach w Vancouver w parze z Claudią Nystad wywalczyła złoty medal w sprincie drużynowym techniką dowolną. Nystad, Sachenbacher-Stehle, Zeller i Gössner zdobyły też srebrny medal w sztafecie. W startach indywidualnych zajęła 4. miejsce na 30 km klasykiem, 11. w biegu łączonym i 12. w biegu na 10 km stylem dowolnym.
Od sezonu 2012/2013 zaczęła startować w biathlonie.