I sesongen 2002/03 kom Khvostenko for første gang blant de ti beste i et verdenscuprenn (10.-plass på jaktstart) i Khanty-Mansijsk. Hun vant sitt første verdenscupseieren 21. januar 2007 i Pokljuka i Slovenia, der hun vant fellesstarten. Fra før hadde hun en tredjeplass på 15 km fra Hochfilzen i desember 2006.