V únoru 2009 dostala dvouletý trest kvůli krevnímu dopingu, neboť jí byly při závodech naměřeny v krvi zvýšené hodnoty retikulocytů. Trest byl založen na nepřímých důkazech, žádné zakázané látky v krvi objeveny nebyly. Pechsteinová vše odmítla a vysvětlovala abnormální hodnoty mimo jiné i dědičnou poruchou. Odvolala se k Mezinárodní sportovní arbitráži, která však trest potvrdila. K závodění se vrátila po jeho uplynutí v únoru 2011, do konce sezóny stačila ve svých 39 letech vybojovat na mistrovství světa na trati 5000 m bronzovou medaili. V následující sezóně se pravidelně umisťovala na předních příčkách závodů na dlouhých tratích ve Světovém poháru, kde skončila v celkovém hodnocení třetí, a v závodech s hromadným startem (celkově druhé místo). V lednu 2012 získala na Mistrovství Evropy stříbrnou medaili, o dva měsíce na Mistrovství světa na jednotlivých tratích bronzovou medaili v závodě na 5 km. V předolympijské sezóně 2012/2013 se ve Světovém poháru na dlouhých tratích (3 a 5 km) umístila na celkovém druhém místě, v březnu 2013 vybojovala na mistrovství světa bronzové medaile na distancích 3000 a 5000 m. Zúčastnila se Zimních olympijských her 2014, kde se v závodě na 3000 m umístila na 4. místě, na poloviční distanci byla devatenáctá a na trati 5000 m skončila pátá. O rok později obhájila na MS 2015 bronz ze závodu na 5 km. Na Mistrovství světa 2017 získala na distanci 5000 m stříbrnou medaili. Zúčastnila se Zimních olympijských her 2018, kde v závodě na 3000 m skončila na devátém místě, na trati 5000 m se umístila na osmé příčce, ve stíhacím závodě družstev byla šestá a v závodě s hromadným startem skončila na 13. místě.