Hun representerte Italia under Vinter-OL 2018 i Pyeongchang, hvor hun tok bronse i mixed stafett. Hun vant sin første seier i verdenscupen da hun vant sprinten i Oberhof 10. januar 2019. Vittozzi ble verdensmester individuelt da hun vant normaldistansen i VM i skiskyting 2024 i Nové Město na Moravě. Vittozzi vant verdenscupen sammenlagt sesongen 2023/24.