En 2016, le duo russe devient pour la première fois champion du monde à Londres en vitesse par équipes. Shmeleva est sélectionnée pour participer aux Jeux olympiques de Rio de Janeiro. En collaboration avec Voinova, elle remporte la médaille d'argent en vitesse par équipes. En vitesse individuelle, elle se classe et du keirin. En fin d'année, aux championnats d'Europe 2016, elle décroche deux nouveaux titres sur 500 mètres et en vitesse par équipes. L'année suivante, Shmeleva et Voinova conservent leur titre mondial en vitesse par équipes. Shmeleva s'adjuge également le titre mondial du 500 mètres.