Tochenaya 2000 m. Sidnėjaus vasaros olimpinėse žaidynėse dalyvavo trijuose plaukimo varžybose. Ji pasiekė FINA A-standartus 27.16 (50 m laisvosios stiliaus) ir 58.83 (100 m laisvosios stiliaus) Rusijos atvirame čempionate Sankt Peterburge. Penktoji olimpiados diena Tochenaya švedė du varžybas, tarp kurių buvo tik devyniasdešimt minučių. Pirmiausia ji užėmė keturiasdešimt trečią vietą 100 m laisvosios stiliaus. Plaukdama antroje varžybose, ji pasirodė iš užpakalinio ir įspūdingai plaukė, kad užimtų šeštąją sėklą 58,80 sekundėse, pakankamai, kad būtų jos asmeninis rekordas. Po daugiau nei valandos Tochenaya kartu su Natalija Korabelnikova, Anna Korshikova ir Anjelika Solovieva įvardijo keturioliktą vietą 4 × 200 m laisvosios stiliaus švaistoje (8:41.21). Po dviejų dienų, 50 metrų laisvosios stiliaus
, Tochenaya buvo keturiasdešimt pirmoje vietoje su Pietų Korėjos Chang Hee-Jin ryto preliminaruose varžybose. Ji užfiksavo puikų laiką ir asmeninį rekordą 26,88.