Aufgrund der guten Ergebnisse wurde Wiluchina für die letzte Station des &lt;a href="Biathlon-Weltcup%202008/09"&gt;Weltcups 2008/09&lt;/a&gt; in Chanty-Mansijsk nominiert und lief überraschend in ihrem ersten Rennen auf den sechsten Platz. Damit war sie zugleich beste Russin im Rennen. Bei den Europameisterschaften 2010 in Otepää gewann Wiluchina als Startläuferin mit Jekaterina Jurlowa, Jekaterina Glasyrina und Jekaterina Schumilowa die Bronzemedaille im Staffelwettbewerb und wurde zudem 15. des Einzels. Es folgten erst wieder in der &lt;a href="Biathlon-Weltcup%202010/11"&gt;Saison 2010/11&lt;/a&gt; Weltcup-Einsätze, seit der &lt;a href="Biathlon-Weltcup%202011/12"&gt;Saison 2011/12&lt;/a&gt; gehört sie zum russischen Stamm für den Weltcup und erreichte mehrere Top-Ten-Resultate, darunter eine Wiederholung ihrer persönlichen Bestleistung mit Rang sechs bei einem Sprint in Hochfilzen. Dort gewann sie mit einer Mixed-Staffel auch ihr erstes Weltcup-Rennen, ein weiter Sieg in der Frauenstaffel folgte in Oberhof. In der folgenden Saison gelang ihr bislang größter sportlicher Erfolg mit dem Gewinn der Bronzemedaille in der Verfolgung bei der WM in Ruhpolding. Ihr bestes Resultat im Gesamtweltcup erreichte Wiluchina in der &lt;a href="Biathlon-Weltcup%202013/14"&gt;Saison 2013/14&lt;/a&gt;, wo sie als beste Russin 5. wurde.