Kuzmina ble olympisk mester på sprinten under Vancouver 2010, selv om hun fikk en bom i liggende. Hun gikk seirende ut av en spennende duell mot tyske Magdalena Neuner, hvor det skilte 1,5 sekunder i mål. På jaktstarten tok hun sølvet, bare slått av Magdalena Neuner. I sesongen 2012/13 vant hun et renn i verdenscupen (sprint), og kom på ellers på pallen fire ganger. Under Vinter-OL 2014 i Sotsji vant hun sin andre olympiske tittel i sprint på rad.