Женский гимнастический турнир в олимпийском Хельсинки длился три дня – с 22 по 24 июля. Советские спортсменки провели его очень уверенно, завоевав четыре золотых, шесть серебряных и одну бронзовую медаль. В командном многоборье сборная СССР, в составе которой выступала и Калинчук, стала первой, опередив почти на восемь баллов своих главных соперниц – гимнасток Венгрии. Золото в личном многоборье выиграла Гороховская, в упражнениях на бревне – Бочарова.
Но главный триумф ждал советских гимнасток в опорном прыжке. Здесь они заняли весь пьедестал: бронза досталась Минаичевой, серебро – Гороховской, а на высшую ступень поднялась Калинчук, став первой тульской медалисткой и чемпионкой Олимпийских игр. Екатерина выступала в финале опорного прыжка первой.
«Лихо разбежалась, резко оттолкнулась, сложилась в полёте, как перочинный ножик, и точно распрямилась. Полёт и красивый, чёткий доскок. Судьи явно „постеснялись“ дать более высокую оценку, чем 9,5 балла. Но потом выяснилось, что Калинчук действительно зарекомендовала себя отличной прыгуньей. Только М. Гороховская получила оценку выше – 9,56, но по сумме она осталась второй – 19,19», – писали в публицистическом сборнике спортивного общества «Локомотив». Калинчук обошла подругу по сборной всего на одну сотую балла.
Ещё одну медаль – серебряную – Екатерина завоевала вновь в составе сборной в командных вольных упражнениях с предметом: этой дисциплины давно нет в спортивной гимнастике. Здесь советская команда проиграла шведкам.
В остальных видах программы Калинчук выглядела менее уверенно, став 10-й в упражнениях на брусьях, 18-й – на бревне, только 47-й – в вольных упражнениях и 13-й – в многоборье.
После Олимпиады Екатерина продолжила выступать: в том же 1952 году стала чемпионкой СССР в упражнениях на брусьях, в течение трёх лет брала бронзу в опорном прыжке и закончила карьеру только в 1956-м. А затем стала довольно успешным тренером: работала вместе с мужем в московских спортивных школах «Строитель», стадиона Юных пионеров, Министерства путей сообщения СССР. В 1962 году получила звание заслуженного тренера РСФСР, была заслуженным работником культуры СССР. Калинчук входила в тренерские советы Москвы и профсоюзов, участвовала в разработке классификационных программ по спортивной гимнастике. Среди её подопечных – гимнастки сборной СССР Антонова и Максимова. Сын Андрея и Екатерины Владимир тоже стал тренером по спортивной гимнастике.