Durante la primavera del 2008, Kanaeva vinse tutti i titoli individuali durante i Gran Prix e le gare mondiali, oltre al campionato nazionale russo. Partecipò ai campionati europei di ginnastica ritmica svoltisi a Torino non più come rimpiazzo, ma come membro regolare della squadra nazionale russa, vincendo il titolo di campionessa europea e venendo così scelta per rappresentare il suo paese alle Olimpiadi di Pechino. Qui, nonostante fosse la più giovane tra le finaliste, vinse la finale olimpica con un punteggio di 75.50, con un distacco di 3.50 punti dalla seconda, la bielorussa Ina Žukava, e lasciando sul terzo gradino la campionessa del mondo, Hanna Bezsonova.