Op de vijfkamp won Dobrynska een zilveren medaille op de wereldindoorkampioenschappen van 2004 in Boedapest en een bronzen op de EK indoor in 2005. Twee jaar later werd Dobrynska op de EK indoor vijfde. Op de WK in Osaka werd ze achtste op de zevenkamp met 6327 punten.Op de Olympische Spelen van 2008 in Peking behaalde Dobrynska haar grootste triomf: ze won er goud. Met 6733 punten eindigde ze op de zevenkamp voor haar landgenote Ljoedmila Blonska (zilver) en de Amerikaanse Hyleas Fountain (brons). Op vijf van de zeven onderdelen verbeterde ze haar persoonlijke records.