Karejewa gehörte dem Kader der russischen Juniorinnenauswahl an, mit der sie bei der U-19-Europameisterschaft 1996 die Bronzemedaille und bei der U-20-Weltmeisterschaft 1997 die Silbermedaille gewann. Ab dem Jahr 1998 gehörte sie dem Kader der russischen A-Nationalmannschaft an. Mit der Bronzemedaille bei der Europameisterschaft 2000 gelang ihr der erste Medaillengewinn. Ein Jahr später feierte sie bei der Weltmeisterschaft 2001 den Titelgewinn. Sie trug 32 Treffer zum Erfolg bei. Weiterhin gewann sie bei der Weltmeisterschaft 2005 die Goldmedaille, bei der Europameisterschaft 2006 die Silbermedaille, bei der Weltmeisterschaft 2007 die Goldmedaille sowie bei den Olympischen Spielen 2008 die Silbermedaille. Bei den Olympischen Spielen 2008 zog sich Karejewa im Vorrundenspiel gegen Brasilien eine schwere Knieverletzung zu, die eine weitere Teilnahme am Turnier verhinderte. Diese Partie war zugleich das letzte Spiel ihrer Karriere.