Op de Olympische Zomerspelen van 2004 in Athene won ze een gouden medaille en verbeterde ze het wereldrecord op de 500m tijdrijden tot 33,952 seconden.
Na een verschrikkelijk ongeluk tijdens de World Cup in januari 2008 vocht Meares terug en kwalificeerde ze zich voor de Olympische Spelen in Peking en behaalde ze een zilveren medaille op de sprint.[1][2] In 2012 werd Meares olympisch kampioene op de sprint en won ze een bronzen medaille in de teamsprint.
Maeres is een jongere zuster van Kerrie Maeres die eveneens succesvol is als wielrenster.
Op 15 oktober 2016 maakte Meares bekend te stoppen met wielrennen.[3][4] Ze sluit haar carrière af met zes olympische medailles (waarvan twee goud), zes keer goud op de Gemenebestspelen en elf wereldtitels op de baan.