W 2010 roku wystąpiła na igrzyskach olimpijskich w Vancouver, zajmując między innymi szóste miejsce w sztafecie i 22. miejsce w biegu indywidualnym. Na rozgrywanych cztery lata później igrzyskach w Soczi zdobyła złoty medal w sztafecie oraz brąz w sprincie, w którym lepsze były tylko Anastasija Kuźmina ze Słowacji i Rosjanka Olga Wiłuchina (Wiłuchina została później zdyskwalifikowana za doping, jednak Semerenko nie otrzymała srebrnego medalu). Brała też udział w igrzyskach olimpijskich w Pjongczangu w 2018 roku, gdzie jej najlepszymi wynikami były jedenaste miejsce w sztafecie i czternaste miejsce w sprincie.
Jej siostra bliźniaczka – Wałentyna Semerenko, również jest biathlonistką.
Osiągnięcia Igrzyska olimpijskie
Mistrzostwa świata
Mistrzostwa świata juniorów młodszych
Uniwersjada Indywidualnie 2011 Erzurum/Kandilli (Turcja) –1. miejsce (sprint), 1. miejsce (bieg pościgowy)
Drużynowo 2011 Erzurum/Kandilli (Turcja) –1. miejsce (wspólnie z Switłaną Krykonczuk, Artemem Prymą, Serhijem Semenowem)
Puchar Świata Miejsca w klasyfikacji generalnej Sezon Miejsce 2006/2007 46. 2007/2008 38. 2008/2009 13. 2009/2010 18. 2010/2011 14. 2011/2012 12. 2012/2013 10. 2013/2014 30. 2017/2018 15. 2018/2019 45. 2019/2020 41.