En 1999, après son mariage avec son entraîneur espagnol Francisco Medina et son déménagement en Espagne, elle opte pour l'équipe d'Espagne. C'est pour ce pays qu'elle participe aux Jeux de 2000, 2004 et 2008. Elle remporte la médaille de bronze du dos crawlé lors des Jeux olympiques de 2000 à Sydney. En 2000, elle améliore le record du monde de natation dames du 50 mètres dos. En 2003, elle remporte la médaille d'or au dos aux championnats du monde. Aux Jeux olympiques de 2008, Zhivanevskaya atteint les demi-finales du dos crawlé. Elle annonce alors qu'elle prend sa retraite sportive.