Tatjana Logunowa nahm an den Olympischen Sommerspielen 2004 in Athen teil und gewann erneut mit der Degen-Mannschaft die Goldmedaille. Im Einzel-Wettbewerb der Spiele konnte sie nur den dreizehnten Rang erreichen. Bei den Fechtweltmeisterschaften 2007 in Sankt Petersburg erreichte Logunowa im Einzel Platz neun und mit der Mannschaft den zweiten Platz. In der Weltcup-Saison 2006/2007 gewann sie zudem das Einzel in Nanjing, in der Saison 2007/2008 in Tauberbischofsheim und wurde Zweite in Montreal. Bei den Olympischen Sommerspielen 2008 in Peking gab es im Degen für die Damen nur einen Einzelwettbewerb. Dort belegte Tatjana Logunowa, nachdem sie in der Runde der letzten 32 gegen die Schwedin Emma Samuelsson verlor, nur den 17. Platz.