Elle fait ses débuts sur la scène internationale à l'occasion des Championnats du monde 1987 de Rome, se classant cinquième de l'épreuve des 10 kilomètres. Concourant sous la bannière olympique de l'équipe unifiée lors des Jeux olympiques de 1992 à Barcelone, Yelena Nikolayeva monte sur la deuxième marche du podium avec le temps de 44 min 33 s, battue au sprint final par la Chinoise Chen Yueling. Elle obtient son premier titre lors d'une compétition internationale majeure en début d'année 1993 en remportant le 3 000 m marche des Championnats du monde en salle de Toronto en 11 min 49 s 73, établissant un nouveau record des championnats ainsi que la meilleure performance indoor de sa carrière.