Gegen den Willen ihres Mannes nahm Natalja Zilinskaja unter ihrem ehelichen Namen im 1998 ihre aktive Radsport-Karriere wieder auf; die Ehe wurde geschieden. Wegen mangelnder Trainingsmöglichkeiten in Minsk zog Zilinskaja nach Moskau. Bei den UCI-Bahn-Weltmeisterschaften 2000 in Manchester errang sie jeweils eine Goldmedaille im Sprint und im 500-m-Zeitfahren. Bei der Bahnrad-WM 2001 in Antwerpen stürzte sie schwer. Ab 2002 fuhr sie wieder unter ihrem Geburtsnamen Zilinskaja.