De retour sur les pistes en 2001, l'Ukrainienne remporte la médaille de bronze des Championnats du monde d'Edmonton avec la marque de , puis obtient ce même résultat deux ans plus tard lors des mondiaux de Paris. En début de saison 2004, Vita Pavlysh s'impose en finale des Championnats du monde en salle de Budapest mais subit un nouveau test positif aux stéroïdes anabolisants. Déchue de sa médaille d'or, elle est suspendue à vie de toute compétition.