Tras la pérdida de la élite del patinaje estadounidense en el accidente de 1961, Peggy Fleming se convirtió pronto en una de las esperanzas del deporte. En 1962 ganó la medalla de plata en la categoría novato en el Campeonato Nacional de Estados Unidos. Al año siguiente, consiguió la medalla del bronce en la categoría júnior y en 1964 se proclamó campeona nacional sénior, título que defendió cinco años hasta su retirada de la competición amateur. Ese mismo año participó en los Juegos Olímpicos de Innsbruck, y en el Campeonato Mundial en Dortmund, donde acabó en sexta y séptima posición respectivamente. Obtuvo el primero de sus tres títulos mundiales consecutivos en 1966, en el Campeonato de Davos, Suiza. Tras esta competición empezó a entrenarse con Carlo Fassi. En 1968 ganó la medalla de oro en los Juegos Olímpicos de Grenoble, la única conseguida por los Estados Unidos en estos juegos. Sus victorias a nivel mundial marcaron el inicio de un nuevo período de supremacía de los Estados Unidos en el patinaje artístico femenino, tras el hiato de los años siguientes a 1961.