Venäjän maajoukkueeseen Medvedeva-Arbuzova on kuulunut vuodesta 2001 lähtien. Hän voitti Oberstdorfin MM-hiihdoissa 2005 Venäjän viestijoukkueessa hopeaa ja oli 10 kilometrin vapaan hiihtotavan kilpailussa kymmenes. Torinon talviolympialaisissa 2006 hän hiihti takaa-ajokilpailussa pronssille ja voitti viestijoukkueessa olympiakultaa. Liberecin MM-kisoissa 2009 Medvedeva-Arbuzova saavutti 30 kilometrin vapaan kilpailussa hopeaa. Vancouverin olympialaisissa 2010 hän oli 10 kilometrin vapaan kilpailussa ja viestissä seitsemäs.