Bei den Hallenweltmeisterschaften 2006 in Moskau gewann sie, wie auch bei den Europameisterschaften 2006 in Göteborg, die Goldmedaille im Dreisprung. 2007 siegte sie bei den Weltmeisterschaften in Osaka mit 7,03 m im Weitsprung und belegte mit 15,07 m Rang zwei im Dreisprung. 2008 gewann Lebedewa mit Weiten von 7,03 m im Weitsprung sowie 15,32 m im Dreisprung zunächst jeweils die Silbermedaille bei den Olympischen Spielen in Peking, die ihr später aberkannt wurden. Bei den Leichtathletik-Weltmeisterschaften 2009 in Berlin holte sie im Weitsprung mit 6,97 m die Silbermedaille. Im Dreisprung belegte sie mit einer Weite von 14,37 m den sechsten Rang.