W trudnym czasie otrzymała wsparcie od trenera Bruneta i jego żony, którego uważała za swojego „drugiego ojca”.
Carol uszanowała prośbę matki kontynuując karierę amatorską i przez kolejne cztery lata była niepokonana zarówno w zawodach krajowych jak i międzynarodowych. Zdobyła dwa złote medale mistrzostw Ameryki Północnej (1957, 1959), cztery tytuły mistrzyni Stanów Zjednoczonych (1957–1960) oraz dołożyła do tytułu mistrzyni świata z 1956 roku kolejne cztery.
Na Zimowe Igrzyska Olimpijskie 1960 w Squaw Valley jechała jako faworytka do złota. Podczas ceremonii otwarcia igrzysk została wybrana do wygłoszenia mowy w imieniu sportowców. 23 lutego została mistrzynią olimpijską.
Jej ostatnim występem amatorskim były mistrzostwa świata 1960 w Vancouver, gdzie piątym tytułem mistrzyni świata zakończyła karierę. Carol nie chciała kontynuować kariery ze względu na duże wydatki z nią związane. Ponadto od sierpnia 1959 roku była sekretnie zaręczona z Hayesem Alanem Jenkinsem z którym spotykała się od 16. roku życia. Jenkins, zanim poprosił ją o rękę, zapytał o zgodę jej ojca oraz trenera Pierre Bruneta.
Życie prywatne thumb|Carol Heiss z narzeczonym Hayesem Alanem Jenkinsem (1960)