La tennista si affaccia nel circuito maggiore qualificandosi, nel mese di febbraio, nel Wta di Bogotà perdendo al primo turno dalla più quotata Catalina Castaño. Dopo alcuni mesi di assenza, ritorna ad agosto nell'ITF Gdynia perdendo in finale. Successivamente raggiunga un'altra finale a Oulu, perdendola. Nel mese di novembre si qualifica nel Wta di Pattaya, giungendo al secondo turno.
2004
Ad aprile, partendo dalle qualificazioni, giunge in finale nell'ITF di Bari, perdendo da sua sorella Alona. Riesce a qualificarsi nel Wta di Tashkent, sconfitta al primo turno da Virginie Razzano.
2005
Grazie ad una wild card, giunge ai quarti a Memphis, battuta dalla nº1 del tabellone, Vera Zvonarëva per 7-5 6-0. Dopo mesi di scarsi risultati si qualifica a Wimbledon, sconfitta all'esordio da Conchita Martínez. Raggiunge il terzo turno a Los Angeles partendo dalle qualificazioni e venendo battuta da Daniela Hantuchová. Giunge al secondo quarto Wta dell'anno a Tashkent, perdendo dalla futura campionessa Michaëlla Krajicek.
2006
Inizia l'anno perdendo all'ultimo turno di qualificazioni a Melbourne. Si qualifica a Pattaya, ma esce all'esordio. Parte dalle qualificazioni e raggiunge il secondo turno a Dubai, eliminata da Justine Henin. Riesce a qualificarsi nei tornei di Amelia Island, Charleston e Roma uscendo sempre al primo turno. Esce al secondo turno a Wimbledon, suo miglior risultato nelle prove dello Slam. Viene eliminata al secondo turno a San Diego partendo dalle qualificazioni.
Raggiunge il primo quarto Wta dell'anno a Tashkent, eliminata da Iroda Tulyaganova. A fine anno si aggiudica il torneo ITF di Dubai.
2007
Giunge ai quarti a Doha, partendo dalle qualificazioni, battuta da Jelena Janković. Nei tornei sulla terra rossa si registrano buoni risultati per l'ucraina. Partendo da ogni torneo dalle qualificazioni, raggiunge il secondo turno a Varsavia, Berlino e al Roland Garros, e il terzo turno nel torneo di Roma. Sul cemento americano raccoglie pochi risultati di rilievo, perdendo quasi sempre al primo turno e raggiungendo come miglior risultato gli ottavi a Los Angeles e il secondo turno agli US Open. Raggiunge i quarti a Stoccarda battendo tra le altre la N°5 del mondo Ana Ivanović.
2008
L'anno non è molto brillante per la Bondarenko che fino al mese di maggio, raggiunge come miglior risultato i quarti a Parigi. Vince il primo torneo Wta a Birmingham, battendo in finale la belga Yanina Wickmayer per 7–6(7) 3-6 7–6(4). Nel mese di settembre giunge al secondo turno a Stoccarda perdendo da Venus Williams.
2009
A Melbourne raggiunge il terzo turno, battendo al primo ostacolo la N°10 del tabellone Agnieszka Radwańska. Nei mesi successivi raggiunge il terzo turno sia a Roma che al Roland Garros. Arriva ai quarti a Praga perdendo da Francesca Schiavone. Partendo dalle qualificazioni raggiunge il secondo turno a Cincinnati, battuta da Serena Williams, e il terzo turno a Toronto, perdendo da Agnieszka Radwańska dopo aver eliminato Venus Williams. Agli US Open arriva al suo primo quarto di finale in uno Slam battendo nell'ordine Ivanovic, Perry, Rodionova e Dulko e venendo sconfitta da Yanina Wickmayer. Partendo dalle qualificazioni raggiunge il terzo turno a Tokyo, battendo nel turno precedente Elena Dement'eva, e il secondo turno a Pechino.
2010
La stagione è costellata da vari infortuni, raggiungendo come risultati di rilievo il secondo turno a Melbourne, al Roland Garros e agli US Open. A fine anno vince l'ITF di Bratislava rientrando nuovamente nelle Top 100.
2011
Parte l'anno arrivando ai quarti ad Auckland sconfitta da Julia Görges. Dopo un periodo nero, arrivano risultati di rilievo. Giunge al terzo turno a Wimbledon sconfitta da Nadia Petrova. Arriva ai quarti a Budapest, a Dallas e a Baku, e alle semifinali a Bad Gastein.
2012
Raggiunge il terzo turno a Doha, partendo dalle qualificazioni, sconfitta da Monica Niculescu. Giunge al secondo turno a Miami dove viene eliminata da Daniela Hantuchová per 6(4)–7 6-2 7–6(4).
Sposata dal 2010 con Denis Volodko, ha rallentato la carriera sportiva a causa delle sue gravidanze: è diventata per la prima volta mamma nel 2013, e nel 2019 ha dato alla luce il secondo figlio.
Singolare
Vittorie (2)
Ulteriori informazioni Legenda, Prima del 2009 ...