Im Jahr 1962 wurden Protopopow und Beloussowa zum ersten Mal sowjetische Meister. Sie verteidigten diesen Titel bis 1968 mit Ausnahme des Jahres 1965. Als amtierende sowjetische Meister gewannen sie 1962 auch ihre ersten bedeutenden internationalen Medaillen. In Genf wurden sie Vize-Europameister hinter Marika Kilius und Hans-Jürgen Bäumler und in Prag Vize-Weltmeister hinter den Kanadiern Maria und Otto Jelinek. Sowohl bei den Europameisterschaften 1963 und 1964, wie auch bei den Weltmeisterschaften 1963 und 1964 errangen sie die Silbermedaille hinter Kilius und Bäumler. Bei den Olympischen Spielen 1964 in Innsbruck jedoch gelang es ihnen, die favorisierten Deutschen zu bezwingen. Es war das erste olympische Gold für die Sowjetunion im Eiskunstlauf. 1965 wurden Protopopow und Beloussowa in Moskau zum ersten Mal Europameister und in Colorado Springs zum ersten Mal Weltmeister. Es waren die ersten Titel für die Sowjetunion bei Welt- und Europameisterschaften im Eiskunstlauf. Das Paar konnte den WM-Titel 1966 in Davos, 1967 in Wien und 1968 in Genf verteidigen und ebenso den EM-Titel 1966 in Bratislava, 1967 in Ljubljana und 1968 in Västerås. 1968 verteidigten sie bei den Olympischen Spielen in Grenoble auch ihren Olympiatitel, dabei verwiesen sie ihre Landsleute Tatjana Schuk und Alexander Gorelik auf den Silberrang. Sie waren auf dem Höhepunkt ihrer Karriere angekommen.