ソロ活動に専念することになったトゥルネンは、クリスマスにフィンランド、ドイツ、スペイン、ルーマニアを回る初めてのソロ・ツアーを行う。翌2006年、サヴォンリンナ・オペラ・フェスティバルにソリストとして参加し、テノール歌手ライモ・シルキアとクオピオ交響楽団と共演した。11月8日にクリスマス・アルバム『Henkäys Ikuisuudesta』、10月25日に先行シングル『You Would Have Loved』を発売。アルバムはゴールド・ディスクになった。2007年11月、ソロ活動の本格的な第一歩となるアルバム『My Winter Storm』を発表。母国フィンランドではリリース当日にゴールド・ディスクに認定される売上になった。その後チャートで1位になり、プラチナ・ディスクに認定されている。それに伴って行われたツアーでは、キコ・ルーレイロやマイク・テラーナ、兄のティモ・トゥルネンも参加し、世界各国で好評のうちに行われている。ソロ活動の成功に対してフィンランドのエマ賞では最優秀フィンランド人女性アーティスト賞にノミネートされる。ドイツのエコー賞では「2007年度に最も成功した新人」部門で受賞して、ジェームス・ブラントやケイティ・メルア、アヴリル・ラヴィーン、アリシア・キーズ、アナスタシアらと肩を並べた。フィンランド独立50周年を記念して2007年12月6日に行われた祝賀コンサートではトゥオマス・ハンニカイネン（Tuomas Hannikainen）指揮するタピオラ・シンフォニエッタ（Tapiola Sinfonietta）と共演し、ジャン・シベリウスを初めとするクラシック歌曲を歌った。2016年6月、ソロとしては初の来日公演を開催。
ナイトウィッシュが国内でヒットしたことで知名度が上がり、フィンランドのバンドであるワルタリのプロデュースでフィンランド国立オペラにて上演されたモダン・バレエ『Evankeliumi (Evangelicum)』（1999年）にソリストとして参加した。バンドが活動を休止した2001年、カールスルーエ音楽大学に入学。在学中もアルゼンチンのベーシストであるベト・ヴァスケスのアルバム『インフィニティ』（2002年）に参加。さらに『Noche Escandinava (Scandinavian Night)』と題してクラシックのコンサート・ツアーを行うなど、音楽活動の幅を広げていく。2003年にはフィンランドの独立記念日にタルヤ・ハロネン大統領主催で催されたパーティに招かれて夫とともに出席。このパーティは国内最大級の社会的行事であり、テレビ局YLEの視聴者からベスト・ドレッサーに選出されるなど各メディアを飾ることとなった。アルバム『ワンス』に伴う1年半に及ぶツアーに先駆け、『Noche Escandinava II』として再びツアーを行う。これは2002年の『Noche Escandinava』が好評だったのを受けて行われたもの。ツアーの模様は2005年にCD化された。2004年末に初のソロ・シングル『Yhden Enkelin Unelma (One Angel's Dream)』を発売し、母国フィンランドでプラチナディスクの売り上げになる。2005年、ドイツの歌手 Martin Kesici とデュエットした『Leaving You for Me』を発表。3月にはナイトウィッシュとして初来日ツアーを行った。同年10月、ナイトウィッシュから解雇される。公式ホームページで公開されている他のメンバーからトゥルネンに宛てた書簡によれば、バンド活動における姿勢や傲慢さ、熱意の無さが許容できなくなり、他のメンバーとの心の溝が広がりすぎてしまったためであるとされている。トゥルネンはこれに対し自分が手紙の中で語られているような人間ではないと反論し、この問題の原因であるかのように夫を引き合いに出すのは間違っている、とした。
幼少期はソウルを始めとするポピュラー音楽を愛好し、教師から「君は第二のホイットニー・ヒューストンになれる」などと言われたものの、その後クラシック音楽へと転向する。18歳の時にシベリウス音楽院に入学。在学中の1995年に『ロミオとジュリエット』のアルバムに参加、1997年にサヴォンリンナ・オペラ・フェスティバルに合唱で参加。同年にツォーマス・ホロパイネンに誘われてナイトウィッシュを結成、翌1998年に『エンジェルズ・フォール・ファースト』でレコード・デビュー。
奈良女子大学では理学部の化学科に在籍しており、化学を専攻してきた。現在は生化学、生体機能学、および、環境トキシコロジーといった領域を中心に研究しており、生化学を中心に毒性学や環境学などとも関連する分野の研究を行っている。具体的には、内分泌攪乱物質などの環境化学物質と、心身に対するストレスについての研究に取り組んでいる。環境化学物質やストレスを測定する指標となり得るバイオマーカーを研究しており、それらの生成の機序や、それらを利用しての評価手法の確立に取り組んでいる。また、悪性新生物のように、環境化学物質やストレスによって引き起こされる疾病についても、病態の進行や予防についての研究を行っている。なお、内分泌攪乱物質だけでなく、植物に由来するポリフェノールなども含めた外因性因子、さらには、エストロゲンなどを含む内因性因子についても、その代謝や解毒について、広く研究している。一例として、静岡県榛原郡川根町（のちの静岡県島田市）と静岡県小笠郡大東町（のちの静岡県掛川市）を対象地域として取り上げ、植物由来のポリフェノ-ルの摂取と健康指標に関する調査を実施している。また、佐鳴湖についての研究も行っており、かつて大量に棲息していたシジミが死滅した経緯について、蛋白質などの生体因子の観点から解明しようと試みている。下位の研究業績に対しては、日本環境変異原学会より研究奨励賞などが授与されている。2000年には岩堀惠祐ほか6名の共著論文（下位は第5著者）として発表した1999年に発表した論文「環境微生物を用いたコメットアッセイ操作条件の実験的検討」に対し日本水処理生物学会論文賞が与えられた。また、2010年にBioscience, Biotechnology, and Biochemistryにて、加藤綾子ほか9名の共著論文（下位は第7著者）として発表した論文に対して、日本農芸化学会からBBB論文賞が与えられている。2013年には、「植物成分の抗変異原性効果に関する遺伝学的生化学的研究」により、日本環境変異学会から学会賞が授与されている。2015年3月には、これまでの業績が評価され静岡県立大学学長表彰を受けた。学会としては、日本環境変異原学会、日本農芸化学会、日本フードファクター学会、日本生化学会、日本癌学会、日本薬学会、American Association for Cancer Researchなどに所属し、日本環境変異原学会では評議員や第一編集委員会委員などを務め、日本フードファクター学会では理事を務めた。学会以外の公職としては、食品農医薬品安全性評価センター（のちに公益財団法人化）にて評議員を務め、望月喜多司記念賞の選考委員などを兼任した。