他在1958年及1962年的苏联全国比赛上包办了男子5000公尺、男子10000公尺冠军。1959年，他获选为的头衔。奥运会方面，他早在1956年即获得参赛资格，但名次上未能有所斩获。1960年夏季奥运会，他控制了全场局势，成功击败主要竞争对手，来自东德的和纽西兰的而夺得金牌，同时成绩28分32秒18也是的当时奥运会纪录。10月15日，博洛特尼科夫于基辅创下28分18秒8的男子10000公尺新世界纪录。两年后的在贝尔格勒举行的1962年欧洲田径锦标赛，他于8月11日的赛事再度打破自身保持的世界纪录，