Radionova membuat debut musimnya di Jepang Terbuka 2014 di mana ia menempati posisi pertama di skate bebas wanita dan membantu Tim Eropa memenangkan medali emas. Tugas Grand Prix-nya adalah Skate America 2014 dan Trophée Éric Bompard 2014. Di Skate America, Radionova menempati peringkat kedua dalam program pendek, pertama dalam skating bebas, dan memenangkan medali emas dengan selisih 5,85 poin atas rekan senegaranya Elizaveta Tuktamysheva. Di Trophée Bompard, Radionova memenangkan medali emas dan menetapkan skor terbaik pribadi. Dia mencetak total 203,92 poin, menjadikannya skater tunggal wanita pertama yang mencetak lebih dari 200 poin musim ini. Hasilnya membuat Radionova lolos ke Grand Prix Final 2014/15. Meskipun demam sebelum acara mengurangi waktu latihannya, ia mengambil medali perak di Barcelona, finis di belakang rekan setimnya Elizaveta Tuktamysheva. Pada Kejuaraan Rusia 2015
, ia menjadi yang pertama di kedua segmen dan memenangkan gelar nasional pertamanya. Radionova adalah peraih medali perak di Kejuaraan Eropa 2015 di mana ia menempati posisi 1 di program pendek dan kedua di skate bebas. Selama Kejuaraan Dunia 2015, ia menyatakan bahwa ia merasa sakit dan lemah, setelah tertular virus, tetapi akan bersaing pula. Menempati peringkat kedua dalam program pendek dan keenam dalam skate bebas, Radionova memenangkan medali perunggu dalam debutnya di dunia. Dia mengakhiri musimnya di World Team Trophy 2015, menempati posisi ketiga di program pendek dan kedua di skate bebas. Kedua upaya Radionova dan Tuktamysheva akan membantu tim Rusia untuk mendapatkan medali perak.