Ab 2000 konzentrierte sich Gorelowa zunehmend auf den 1500-Meter-Lauf. Bei den Olympischen Spielen in Sydney kam sie auf dieser Strecke nicht über die Vorrunde hinaus. 2001 gewann sie zunächst bei den Hallenweltmeisterschaften in Lissabon in 4:11,74 min die Bronzemedaille. Später in der Saison feierte sie bei den Weltmeisterschaften in Edmonton mit dem Gewinn einer weiteren Bronzemedaille in 4:02,40 min den größten Erfolg ihrer Karriere.