Pourtant, c’est sur un vélo qu’elle vit les Jeux Olympiques en 1996 à Atlanta. Cette première participation est un coup de maître puisqu’elle décroche deux médailles de bronze. La première dans la course individuelle sur route et la seconde dans le contre la montre. Son expérience olympique suivante est moins satisfaisante avec une anonyme 43e place dans la course sur route et une autre sixième place dans le contre la montre. C’est ainsi que se termine la carrière olympique estivale de la championne canadienne.
Dès l’année suivante, Clara Hughes reprend la compétition mais cette fois en patinage de vitesse, son premier amour. Ses qualités exceptionnelles et le travail accomplis lui permettent de se qualifier pour les Jeux de Salt Lake City en 2002. En décrochant le bronze sur le 5000m, elle entre dans l’histoire. Avant elle, seuls trois athlètes depuis 1896 ont réussi à remporter des médailles aux Jeux d’hiver et aux Jeux d’été (Eddie Eagan entre 1920 et 1932, Jacob Tullin en 1924 et 1936 et Christa Luding entre 1984 et 1992).
Clara aurait pu se contenter de cet exploit, mais elle décide de continuer sa prodigieuse carrière sportive. Bien lui en a pris puisqu’aux Jeux de Turin c’est la plus haute marche du podium qu’elle atteint. Médaillée d’or sur sa distance fétiche du 5000m, elle est désormais de tous les Olympiens la seule à avoir plusieurs médailles aussi bien aux Jeux d’été qu’aux Jeux d’hiver. Sa collection se complète avec une médaille d’argent partagée avec ses partenaires du relais canadien lors de la poursuite.
Pour ses 38 ans, Clara se lance le dernier défi de participer à ses cinquièmes Jeux Olympiques, cette fois-ci chez elle au Canada. Á Vancouver en 2010, elle est désignée porte-drapeau de sa délégation pour la cérémonie d’ouverture. Douze jours plus tard, elle met un terme à sa carrière en disputant le 5000m, l’épreuve de sa première médaille. Portée par son public, Clara donne le meilleur d’elle-même. Au bout de l’effort une troisième place synonyme de bronze. Comme dans un rêve, elle monte une dernière fois sur un podium olympique pour ce qui était « peut-être la meilleure course de sa vie aux Jeux ».
En 2010 Clara Hughes reçoit l’Ordre du Canada, la plus haute distinction civile de son pays. Juste récompense pour une championne qui est aussi un modèle pour des générations d’athlètes.