Hlaváčková is vooral succesvol in het vrouwendubbelspel, waar zij tot op heden(februari 2018) 25 WTA-toernooien op haar naam wist te schrijven. Haar eerste vrouwendubbelspel-ITF-titel won zij in 2003 met landgenote Teresa Szafnerová. In 2006 won zij het enkelspel-ITF-toernooi van Tenerife. Met landgenote Lucie Hradecká won zij in 2011 de dubbelspeltitel in het grandslamtoernooi van Parijs. Met dezelfde partner sleepte zij in 2012 een zilveren medaille in de wacht op de Olympische Spelen in Londen. Met Wit-Rus Maks Mirni won zij in 2013 de gemengddubbelspeltitel op het US Open, en een dag later de vrouwendubbelspeltitel samen met landgenote Lucie Hradecká. Met de Hongaarse Tímea Babos won zij in 2017 een vijftal titels, waaronder het officieuze wereldkampioenschap aan het eind van het jaar.