Kariera Wołosożar rozpoczęła współpracę z rosyjskim łyżwiarzem Maksimem Trańkowem w maju 2010 r. Ukraińska federacja potwierdziła, że w ich kraju nie ma możliwości znalezienia dla niej partnera z którym mogłaby występować na wysokim poziomie dlatego Wołosożar otrzymała pozwolenie na reprezentowanie Rosji. W późniejszych wywiadach Trańkow przyznał, że był zainteresowany współpracą z Wołosożar już od 2006 r.
thumb|left|Dekoracja kwiatowa po zdobyciu złotego medalu na igrzyskach olimpijskich w 2014 r.
Na igrzyskach olimpijskich w 2014 r. w Soczi, Wołosożar i Trańkow reprezentowali Rosję zarówno w zawodach drużynowych jak i w konkurencji par sportowych. W pierwszym, historycznym konkursie drużynowym zaprezentowali program krótki, który wygrali z notą 83.79 pkt i przewagą 10.69 pkt nad drugą parą z Kanady. 9 lutego 2014 r. wraz z reprezentacją Rosji wywalczyli swój pierwszy złoty medal olimpijski. W konkurencji par sportowych ustanowili rekord świata w programie krótkim z notą 84.17 pkt. Następnego dnia wygrali program dowolny (152.69 pkt) i zdobyli drugi tytuł mistrzów olimpijskich z przewagą 18.18 pkt nad rodakami Ksieniją Stołbową i Fiodorem Klimowem.