Em Atlanta 1996, ela conquistou sua primeira medalha olímpica, aos 30 anos, integrando o 4X100 m bahamense que ficou com a medalha de prata na prova. Três anos depois, no Mundial de Atletismo de Sevilha, na Espanha, ele conseguiu a primeira medalha de ouro, também no revezamento. Seu auge na carreira veio aos 34 anos, em Sydney 2000. Pauline chegou em segundo nos 200 m rasos, conquistando a prata. Sete anos depois, porém, a vencedora, Marion Jones, confessou o uso de anabolizantes durante aqueles Jogos e teve todas suas medalhas de ouro confiscadas. A dos 200 m passou então a pertencer oficialmente a Davis-Thompson desde 2009, por decisão da IAAF e do COI. Nos mesmos Jogos, ela também conseguiu outra medalha de ouro, junto com Savatheda Fynes, Chandra Sturrup e Debbie Ferguson-McKenzie nos 4X100 m.