En måned før OL 1976 i Montréal, ble Kazankina den første kvinnen som løp 1500 meter under 4 minutter, med tiden 3.56,0, en forbedring av Ljudmila Braginas verdensrekord med 5,4 sekunder. I Montreal-lekene vant hun gull på 800 meter (på ny verdensrekord) og 1500 meter. Under OL 1980 i Moskva løp hun 1500 m på 3.52,47, og ble dermed den første kvinnen som løp distansen raskere enn den finske løperlegenden Paavo Nurmi. Denne verdensrekorden ble stående i tretten år, og er fremdeles (juli 2007) europeisk bestenotering. Karrieren tok en brå slutt da hun i september 1984 ble utestengt i 18 måneder etter at hun nektet å avlegge dopingprøve etter et 5000-meterløp i Paris.