Âgée de seulement 21 ans et sous son nom de jeune fille, la jeune fleurettiste biélorusse remporte son premier titre à Mexico 1968. Ce sera le seul titre individuel de sa carrière olympique en plus d’une médaille de bronze à Montréal. Dans la foulée elle est trois fois championne olympique par équipe entre Mexico 1968 et Montréal 1976 avec pour principales partenaires Olga Knyazeva, Valentina Sidorova, Nailia Giliazova and Valentina Nikonova.

De nouveau en lice aux Jeux de Moscou, la vétérane qu’elle est devenue échoue en finale par équipe face à la France et remporte toute de même une médaille d’argent. Mais pour elle, devant le public moscovite, cette défaite à tout d’un échec.

Reste que Belova est alors considérée comme la meilleure fleurettiste aux Jeux de tous les temps avec ses quatre titres olympiques. Cela lui vaudra de recevoir l’Ordre olympique et d’entrer au Temple de la renommée de l’escrime international.

Depuis, l’Italienne Valentina Vezzali a obtenu cinq médailles d’or aux Jeux et a effacé Belova de la première place sur les tablettes olympiques.