Od września do października 2007 w Grecji nagrywała materiał na swój nowy, czwarty album studyjny. Pod koniec lutego 2008 została ogłoszona jedną z trzech finalistów greckich eliminacji eurowizyjnych, do których zgłosiła się z utworem „Secret Combination”. W marcu wystąpiła w finale selekcji, w którym zdobyła największe poparcie jurorów i telewidzów, dzięki czemu została reprezentantką Grecji w 53. Konkursie Piosenki Eurowizji organizowanym w Belgradzie. 20 maja wystąpiła w pierwszym półfinale widowiska i z pierwszego miejsca awansowałą do finału, w którym zajęła trzecie miejsce z 218 punktami na koncie, w tym m.in. z maksymalnymi notami 12 punktów od Wielkiej Brytanii, Niemiec, Albanii, San Marino, Cypru i Rumunii. Pod koniec maja wydała czwarty album studyjny pt. "Secret Combination", na którym znalazł się m.in. eurowizyjny singiel. Po finale konkursu wyjechała do Nowego Jorku z powodu narodzin dziecka jej siostry, przez co nie podjęła żadnych działań promocyjnych swojej nowej płyty. Kilka tygodni później w wywiadzie dla "Downtown Magazine" ojciec Kalomiry wyznał, że piosenkarka została „nieładnie” potraktowana przez swoją wytwórnię Heaven Music oraz że decyzja o jej potencjalnym powrocie na scenę muzyczną zostanie podana do mediów w sierpniu. Po ostatecznym powrocie Kalomiry do Grecji, piosenkarka została gospodynią greckiej wersji gry telewizyjnej "Big in Japan".