Elle remporte l'épreuve du marathon des Championnats d'Europe d'athlétisme 2010 à Barcelone mais subit lors de cette compétition un contrôle anti-dopage positif à la Testostérone et à l'épitestosterone. Le , la Fédération lituanienne d'athlétisme annonce, par l'intermédiaire de son Président Eimantas Skrabulis, que Živilė Balčiūnaitė est suspendue deux ans de toute compétition sportive. Son titre de championne d'Europe lui est par conséquent retiré. À la suite de cette sanction, elle décide de faire appel. Celui-ci est rejeté par le Tribunal arbitral du sport le , confirmant la suspension jusqu'en , ce qui prive Balčiūnaitė des JO de Londres.