Zwyciężyła też na rozgrywanych rok później mistrzostwach świata w wieloboju sprinterskim w Alkmaar i mistrzostwach Europy w Heerenveen, a wielobojowe mistrzostwach świata w Inzell ukończyła na trzeciej pozycji. Tylko Karin Enke wyprzedziła ją na mistrzostwach świata w wieloboju sprinterskim w Helsinkach w 1983 roku, a mistrzostwach Europy w Helsinkach przegrała tylko z Andreą Schöne i Karin Enke. W 1984 roku wystartowała na igrzyskach olimpijskich w Sarajewie, zdobywając brązowe medale w biegach na 1000 i 1500 m. Były to ostatnie medale zdobyte przez Pietrusiową na arenie międzynarodowej. W pozostałych biegach zajęła szóste miejsce w biegu na 500 m i dziewiąte na dystansie 3000 m. Blisko kolejnego trofeum była na wielobojowych mistrzostwach świata w Deventer w 1984 roku, jednak walkę o medal przegrała z Gabi Schönbrunn i ostatecznie zajęła czwarte miejsce. Była mistrzynią ZSRR w wieloboju w latach 1980–1982 oraz wieloboju sprinterskim w latach 1980–1981. Ponadto zdobyła osiem tytułów na dystansach: na 500 m w latach 1979 i 1982, 1000 m w 1981 roku, 1500 m w latach 1981–1982 oraz na 3000 m w latach 1978 i 1980–1981.
Ustanowiła łącznie 12 rekordów świata (w tym dwa nieoficjalne)Speed Skating News: Skater business card of Natalja Petrusjova .