W latach 2008–2014 trenowała łyżwiarstwo figurowe w dziecięcej szkole sportowej w Iżewsku pod kierownictwem Natalii Antipiny. W 2015 roku, w wieku 13 lat, Zagitowa przeniosła się z rodzinnego Iżewska do Moskwy wraz z babcią, aby móc kontynuować treningi łyżwiarskie. W stolicy Rosji od 2015 roku trenowała w oddziale „Chrustalnyj” Centrum Sportu i Edukacji Sambo-70, gdzie jej trenerami byli Eteri Tutberidze i Siergiej Dudakow.
Jest miłośniczką zwierząt. Po igrzyskach olimpijskich w 2018 roku otrzymała od Japończyków psa rasy Akita Inu o imieniu Masaru, co po japońsku znaczy „zwycięstwo”.
Kariera thumb|left|Ceremonia po zdobyciu mistrzostwa olimpijskiego w 2018 roku, od lewej Miedwiediewa, Zagitowa, Osmond
Na Zimowych Igrzyskach Olimpijskich 2018 w Pjongczangu startowała jako reprezentantka ekipy sportowców olimpijskich z Rosji. W zawodach drużynowych zdobyła wicemistrzostwo olimpijskie. W konkurencji solistek została mistrzynią olimpijską w swoim pierwszym sezonie seniorskim. O złoty medal walczyła z rodaczką Jewgieniją Miedwiediewą, bijąc w programie krótkim jej rekord świata (81,61 pkt) ustanowiony w zawodach olimpijskich kilkanaście minut później o 1,31 pkt. W programie dowolnym obie łyżwiarki otrzymały taką samą notę (156,65 pkt), przez co Zagitowa utrzymała przewagę 1,31 pkt, co umożliwiło jej zdobycie złotego medalu.