2002 konnten Totmjanina und Marinin ihren ersten großen Titel erringen. In Lausanne wurden sie Europameister. Ein paar Wochen später gewannen sie in Nagano mit Silber hinter den Chinesen Shen Xue und Zhao Hongbo ihre erste Weltmeisterschaftsmedaille. Ihre ersten Olympischen Spiele beendeten sie in Salt Lake City auf dem vierten Platz. 2003 wurden sie, nachdem sie bereits erstmals das Grand-Prix-Finale gewonnen hatten, erstmals russische Paarlaufmeister. In Malmö verteidigten sie ihren Europameisterschaftstitel und bei der Weltmeisterschaft gewannen sie erneut die Silbermedaille hinter den Chinesen. Es war das letzte Mal, dass Totmjanina/Marinin bei einem bedeutenden Turnier nicht gewannen. 2004 verteidigten sie ihren nationalen Meistertitel, wurden zum dritten Mal in Folge Europameister und in Dortmund erstmals Weltmeister.