넬리 킴은 다가오는 몬트리올 올림픽을 위한 메달 획득의 주요 전망들 중의 하나와 1975년 캐나다 프레올림픽 시험 시합 후에 소비에트 연방 팀의 사실상 지도 선수가 되었다. 시헙 시합에서는 개인 종합 운동에서 나디아 코마네치에게 밀려 2위를 하였으나 도마, 평균대, 마루 운동에서 금메달을 획득하였다. 이듬해 열린 소비에트 연방컵에서 대중 매체에 의하여 지도력있는 체조 선수들로 숙고된 올가 코르부트, 류드밀라 투리셰바와 같은 동포 선수들을 꺾고 우승하였다.

몬트리올 올림픽에서 킴과 코마네치 사이의 라이벌 관계는 여자 체조 경기의 초점이 되었다. 뮌헨 올림픽 챔피언 코르부트와 투리셰바는 떠오른 2명의 스타 선수들의 금메달 획득을 위한 전투에 희생되었다. 킴은 단체 운동과 뜀틀, 마루 운동에서 3개의 금메달을 획득한다. 그녀는 뛰어난 미모, 화려함, 품위있고 열정적인 스타일로 칭찬을 받았다.

몬트리올 올림픽이 끝나고 나서 넬리 킴은 벨라루스 소비에트 사회주의 공화국으로 이주하여 소비에트 연방에 자신의 새로운 본국을 대표하였다. 2년 후, 세계 선수권 대회에서 도마, 마루 운동과 단체전에서 금메달을 따고 개인 종합에서 엘레나 무히나에게 밀려 2위를 하였다. 1979년 세계 선수권 대회에서는 개인 종합 운동에서 막시 그나우츠크, 멜리타 룬과 동료 마리아 필라토바를 꺾고 우승하여 위대한 성공을 거두었다.

1980년 소비에트 연방컵에서 개인 종합 운동을 우승하고, 모스크바 올림픽에서는 마루 운동에서 9.95를 득점하면서 코마네치와 공동으로 우승하였고, 단체 운동에서 또 하나의 금메달을 획득하였다.
넬리 킴이 경기에서 은메달을 획득한 종목은 무엇인가?
개인 종합