2004 m. Atėnuose vykusiose vasaros olimpinėse žaidynėse Tregubova vėl kvalifikuota 50 m laisvosios stiliaus lenktynėms.
FINA "B" skersmens rekordą 26,90 iš Rusijos atvirojo čempionato Maskvoje. Plaukdama toje pačioje karštyje kaip ir Sidnėjaus, ji užėmė antrąją vietą prieš Arubos Roshendra Vrolijk 0,03 sekundės, už jos 28,40 įėjimo laiko. Tregubova nesugebėjo patekti į pusfinalinį turnyrą, nes paskutinę pradinės varžybų dieną iš 75 plaukiojančių moterų užėmė keturiasdešimt aštuntą vietą.