Etter suksess i verdensmesterskapet i 1958 (hun vant fem av seks mulige gullmedaljer til tross for at hun var gravid) var Latynina den store favoritten foran OL 1960 i Roma. I mangekampen vant hun foran tre lagvenninner, og sikret dermed også gull i lagkonkurransen med ni poengs margin. Latynina forsvarte også gullmedaljen i frittstående, tok sølv på bommen og i skranke, samt en bronsemedalje i sprang.