2006 errang sie erstmals im Erwachsenenbereich den nationalen Meistertitel. Bei den Europameisterschaften 2006 in Göteborg steigerte sie ihre damalige persönliche Bestleistung auf 6376 Punkte und verpasste als Vierte einen Medaillenplatz um 44 Punkte. Im Jahr 2007 qualifizierte sich Oeser zusammen mit Lilli Schwarzkopf und Sonja Kesselschläger für die Weltmeisterschaften in Osaka. Dort verbesserte sie sich gegenüber Göteborg um zwei Punkte und belegte mit 6378 Punkten den siebten Platz. 2008 belegte sie mit 6350 Punkten bei den Olympischen Spielen in Peking ursprünglich den zwölften Platz, nach der Disqualifikation aufgrund Dopings der Ukrainerin Ljudmyla Blonska rückte sie auf Platz elf vor. In der Vorbereitung auf die Weltmeisterschaften 2009 in Berlin gelang es ihr beim Meeting in Ratingen ihre persönliche Bestleistung nochmals deutlich auf 6442 Punkte zu verbessern. Bei den Weltmeisterschaften selbst steigerte sie sich erneut auf 6493 Punkte. Dabei gewann sie trotz eines Sturzes im abschließenden 800-Meter-Lauf Silber und damit die erste deutsche Mehrkampfmedaille seit 12 Jahren. 2010 steigerte sie ihre Bestleistung bei den Europameisterschaften auf 6683 Punkte und errang die Bronzemedaille. Bei den Weltmeisterschaften 2011 in Daegu (Südkorea) belegte Oeser hinter der Russin Tatjana Tschernowa und der britischen Titelverteidigerin Jessica Ennis mit 6572 Punkten Platz drei. Nach Tschernowas Dopingdisqualifikation rückte Oeser nachträglich auf den Silberplatz. Die Medaillen wurden ihr und weiteren Dopingopfern während der Weltmeisterschaften in London nachträglich überreicht.