Vera Ilyina est ensuite médaillée d'argent du plongeon à 1 mètre et du plongeon synchronisé à 3 mètres aux Championnats d'Europe de natation 2002. Elle est médaillée d'argent du plongeon synchronisé à 3 mètres avec Yuliya Pakhalina aux Championnats du monde de natation 2003 et aux Jeux olympiques d'été de 2004 ; lors de ces Jeux, elle se classe aussi quatrième du concours de plongeon à 3 mètres.