Sélectionnée pour les Jeux olympiques de Rome, en 1960, Mariya Itkina ne parvient pas à remporter la moindre médaille, elle termine au pied du podium des trois épreuves qu'elle dispute (100 m, 200 m et relais 4 × 100 m). Elle conserve son titre continental du 400 m lors des Championnats d'Europe 1962 de Belgrade en égalant son propre record du monde (53 s 4).