Олимпийский сезон Алина триумфально начала с побед. На этапах серии Гран-При, несмотря на преследующие ее ошибки и падения в короткой программе, Алина финишировала первой благодаря сложности и безупречному исполнению произвольной программы. Загитова стала единственной фигуристкой, обе программы которой в олимпийском сезоне были выстроены так, что все прыжки находились во второй половине для получения бонусов. Позже Международный союз конькобежцев пересмотрел это правило и ограничил количество прыжков, к которым может применяться повышающий коэффициент. Это поправка получила название «правило Загитовой».
С 2015 года Алина тренировалась на одном льду с чемпионкой мира и главной фавориткой Игр 2018 года Евгенией Медведевой. Первая дуэль Алины и Евгении должна была состояться в финале серии Гран-При в декабре 2017 года. Но Медведева снялась с соревнований из-за травмы голеностопа, и Загитова стала сначала победителем финала, а чуть позже и национального первенства, внеся интригу в олимпийские предсказания.
Подруги по тренировочному льду, наконец, встретились на последнем предолимпийском старте, домашнем чемпионате Европы в Москве. Весь мир затаив дыхание следил за тем, как двукратная чемпионка мира, не проигравшая ни одного старта во взрослом разряде, безусловная фаворитка Олимпиады Евгения Медведева всего за месяц до Игр уступает 5 баллов новой чемпионке Европы Алине Загитовой.
На Играх в Пхёнчхане Алина и Евгения участвовали в командных соревнованиях, заняв первые места в короткой и произвольной программе среди одиночниц соответственно. По итогам командного турнира они завоевали серебряные медали. А индивидуальные соревнования одиночниц стали самыми зрелищными и драматичными в этом виде спорта за долгое время. В короткой программе Загитова побила мировой рекорд, поставленный Медведевой буквально минутами ранее. В произвольной Алина каталась раньше соперницы. Программу «Дон Кихот», за которую Загитова получила прозвище «красная балерина», она исполнила быстро и точно. Она сделала семь тройных прыжков и получила четвертые уровни за все вращения и дорожки шагов. А дальше случилось невероятное: «Анна Каренина» Медведевой набрала ровно ту же сумму баллов — 156.65. После объявления результатов Медведевой, судя по реакции Алины, она не сразу поняла, что ничтожная разница в 1.3 балла принесла ей олимпийское золото. Позже Загитова сказала журналистам, что не ожидала своей победы и до сих пор не осознала, что это случилось.
В отличие от многих победителей Игр Алина отправилась на постолимпийский чемпионат мира, который прошел всего месяц спустя, но последнее крупное золото, которого недоставало в ее коллекции, Загитова в этот год не выиграла и даже не попала на пьедестал. Победительницей мирового первенства Алина стала через год, впервые среди российских одиночниц собрав все главные награды в фигурном катании.
В сезоне 2019/2020, поучаствовав в серии Гран-При, Алина объявила о том, что берет паузу в соревнованиях. Загитова впервые публично сказала о проблемах с мотивацией. И во время официального заявления о приостановке карьеры и после Алина неоднократно подчеркивала, что это именно пауза, а не уход из спорта: «Ни о каком «уходе» или «завершении» я даже не думаю. Как спортсмен, добившийся всех возможных первых мест, я хочу быть на высшем пьедестале, а для этого мне надо тренироваться еще больше и еще сильнее. Я по-прежнему в сборной России и по-прежнему могу выступать за свою страну на международных соревнованиях. Я продолжаю свой «фигурный» путь».
С тех пор Алина не принимала участия в соревнованиях, но официально о завершении карьеры не сообщала.
