Tochenaya soutěžila ve třech soutěžích plavání na letních olympijských hrách v Sydney v roce 2000. Dosáhla FINA A-standardů 27,16 (50 m volný styl) a 58,83 (100 m volný styl) z Ruského otevřeného šampionátu v Petrohradě. Pátého dne olympijských her absolvovala Tochenaya dvě soutěže, mezi nimiž bylo pouhých 90 minut. Zaprvé, umístila se na čtyřicátém třetím místě na 100 m volným stylem. Plavání ve druhém kole, přišla zpoza smečky s velkolepým plavání vyzvednout šesté semeno v 58,80, dostatečně dost pro její osobní rekord. O více než hodinu později se Tochenaya spolu s Natalií Korabelnikovou, Annou Koršikovou a Anjelíkovou Solovíovou umístila na čtrnáctém místě v střídačce 4 × 200 m volným stylem (8:41,21). O dva dny později, na 50 m volným stylem
Tochenaya se v ranních předběžných utkáních podělila o 41. místo s Jižní Koreou Chang Hee-Jin. Získala skvělý čas a osobní rekord 26,88 a skončila ve vedení ve čtvrtém kole.