Danach wechselte Stevenson in die leichtere Gewichtsklasse bis 67 Kilogramm. Sie qualifizierte sich für die Olympischen Spiele 2008 in Peking. Dort traf sie im Viertelfinale auf die Lokalmatadorin Chen Zhong und setzte Sekunden vor Kampfende den entscheidenden Kopftreffer, der erst nach Protest und Studium der Videobilder anerkannt wurde. Nach einer Niederlage im Halbfinale gewann sie im Kampf um Bronze und errang die erste britische Olympiamedaille im Taekwondo. In den folgenden Jahren gewann Stevenson weitere Goldmedaillen, sie siegte bei der Europameisterschaft 2010 in Sankt Petersburg und der Weltmeisterschaft 2011 in Gyeongju. Stevenson gilt als eine der größten britischen Medaillenhoffnungen für die Olympischen Heimspiele in London. Als Vertreterin der Sportler sprach sie bei der Eröffnung der Spiele den olympischen Eid.