2009 m. liepos mėn. Lysenko grįžo į varžybas ir užėmė Rusijos titulą su 76,41 m. Ji laimėjo auksą 2010 m. IAAF kontinentaliniame taurėje ir užėmė trečiąją vietą IAAF Hammer Throw Challenge konkurse metų pabaigoje, turėdama bendrą 223,96 metrų rezultatą. 2011 m. ji laimėjo savo pirmąjį pasaulio čempionatą, kuriame trys geriausios moterys ėjo daugiau nei 75 m. Ji buvo apdovanota plaktuku.
2012 m. Londono olimpinėse žaidynėse - 78,18 m. 2013 m. pasaulio čempionate laimėjo 78,80 m.