In 2001 werd Olesja Zykina voor de eerste maal Russisch kampioene op de 400 m. Dat jaar won ze ook een bronzen medaille op de wereldkampioenschappen van 2001 in Edmonton op de 4 x 400 m estafette. Ze finishte in 3.24,92 met haar teamgenotes Irina Rossikina, Yuliya Nosova en Anastasia Kapatsjinskaja en eindigde hiermee achter de Jamaicaanse en de Duitse ploeg.