Klein stand mit zwölf Jahren erstmals auf dem Eis und startete beim "ESV Turbine Rostock" ihre Karriere. Mit Aufnahme in die Shorttrack-Nationalmannschaft zog sie jedoch nach Dresden und trainierte dort unter Éric Bédard. Im Jahr 2002 nahm sie in Salt Lake City an den Olympischen Spielen teil und wurde mit der Staffel Achte und damit Letzte. Sie erreichte in der Saison 2002/03 mit der Staffel einen dritten Rang beim Weltcup und damit ihre erste Podestplatzierung. Bei der Europameisterschaft 2005 in Sankt Petersburg konnte sie sich erstmals bei einer internationalen Meisterschaft in Szene setzen und mit der Staffel Rang fünf erringen. Ihren ersten Erfolg feierte sie ein Jahr später bei der Europameisterschaft in Zoetermeer, wo sie mit der Staffel Bronze errang. Über 3000 m wurde sie zudem Dritte und im Mehrkampf Vierte. In der Saison 2004/05 erreichte sie mit der Staffel einen zweiten Platz im Weltcup, konnte bei der Europameisterschaft in Turin den Gewinn der Bronzemedaille mit der Staffel wiederholen, im Mehrkampf wurde sie Siebte, und erreichte bei der Weltmeisterschaft in Peking mit der Staffel Rang fünf und damit ihr bestes Ergebnis bei Weltmeisterschaften. In der folgenden Saison 2005/06 erreichte sie mit der Staffel erneut einen zweiten Platz in einem Weltcuprennen. Sie qualifizierte sich für die Olympischen Spiele in Turin, mit der Staffel erreichte sie Rang sechs, in den Einzelrennen über 500 m, 1000 m und 1500 m schied sie jeweils im Vorkampf aus.