In januari 2007 boekte de Poolse in Otepää haar eerste wereldbekerzege, aan het eind van het seizoen &lt;a href="wereldbeker%20langlaufen%202006/2007"&gt;2006/2007&lt;/a&gt; eindigde ze voor het eerst in de toptien van het algemene wereldbekerklassement. Op de wereldkampioenschappen langlaufen 2007 in Sapporo, Japan eindigde de Poolse als negende op de 15 kilometer achtervolging, als zeventiende op de sprint en als achttiende op de 10 kilometer vrije stijl. In het seizoen &lt;a href="wereldbeker%20langlaufen%202007/2008"&gt;2007/2008&lt;/a&gt; boekte Kowalczyk wederom een wereldbekerzege en eindigde ze als derde in het algemeen klassement. Tijdens het seizoen &lt;a href="wereldbeker%20langlaufen%202008/2009"&gt;2008/2009&lt;/a&gt; boekte de Poolse vijf wereldbekerzeges en stelde ze eveneens de eindzege in het wereldbekerklassement veilig. In Liberec nam Kowalczyka deel aan de wereldkampioenschappen langlaufen 2009. Op dit toernooi veroverde ze de wereldtitels op de 15 kilometer achtervolging en de 30 kilometer vrije stijl, op de 10 kilometer klassiek sleepte ze de bronzen medaille in de wacht. Samen met Kornelia Marek, Sylwia Jaśkowiec en Paulina Maciuszek eindigde ze als zesde op de estafette. Tijdens de Olympische Winterspelen 2010 behaalde Kowalczyk drie medailles: goud op de 30 kilometer klassieke stijl, zilver op de individuele sprint en brons op de 15 kilometer achtervolging. Daarnaast eindigde ze als vijfde op de 10 kilometer vrije stijl, op de estafette eindigde ze samen met Kornelia Marek, Paulina Maciuszek en Sylwia Jaśkowiec op de zesde plaats. In het &lt;a href="Wereldbeker%20langlaufen%202009/2010"&gt;seizoen 2009/2010&lt;/a&gt; prolongeerde ze de eindzege in het algemene wereldbekerklassement.