Ha giocato nella squadra nazionale degli Stati Uniti in tutte le Olimpiadi femminili dal 2004 e in tre campionati mondiali femminili. La sua squadra ha vinto la medaglia d'argento di squadra alle Olimpiadi del 2004 e il bronzo di squadra alle Olimpiadi del 2008
Ha anche vinto la medaglia d'oro a bordo dell'una alle Olimpiadi del 2008 e la medaglia d'argento a bordo di una al Campionato del Mondo femminile del 2017. Zatonskih ha vinto il Campionato degli Stati Uniti di scacchi femminili nel 2006, 2008, 2009 e 2011. Nel 2008, ha sconfitto la campionessa statunitense in carica, Irina Krush, in un playoff tenuto con il formato "".