Vancouverin olympialaisissa 2010 Kuzmina saavutti kultaa sprintissä. Kultamitali oli Slovakian ensimmäinen olympiavoitto talviolympialaisista itsenäisenä valtiona. Ainoa slovakialainen olympiavoittaja talvikisoissa Tšekkoslovakian aikana oli miesten yksinluistelun vuonna 1972 Sapporossa voittanut taitoluistelija Ondrej Nepela. Myöhemmin samoissa olympialaisissa Kuzmina sijoittui hopealle takaa-ajossa ja oli kahdeksas yhteislähdössä. Maailmancup-kaudella 2009–2010 hän oli lisäksi kolmas Pokljukan normaalimatkan kilpailussa ja Hanty-Mansijskin yhteislähdössä. Kaudella 2010–2011 hän voitti Hochfilzenin sprinttikilpailun ja oli samalla matkalla toinen Pokljukassa sekä Antholzissa. Hanty-Mansijskin MM-kilpailuissa 2011 Kuzmina sijoittui sprintissä pronssille, takaa-ajossa kuudenneksi, normaalimatkalla yhdeksänneksi ja yhteislähdössä kymmenenneksi. Hän voitti Oslossa maailmancupin takaa-ajokilpailun. Cupin loppupisteissä hän oli yhdeksäs ja sprintticupissa viides.