Mulyayeva memutuskan untuk meninggalkan acara spesialnya, 200 m individual medley, dan bereksperimen dengan 50 m gaya bebas
, saat ia berkompetisi untuk ketiga kalinya di Olimpiade Musim Panas 2008 di Beijing. Dia mencapai standar FINA B 26,30 dari Kejuaraan Terbuka Kazakhstan di Almaty. Dia menantang tujuh perenang lainnya di heat tujuh, termasuk sesama tiga kali veteran Olimpiade Mariya Bugakova dari Uzbekistan. Dia berlomba ke tempat keenam dengan tiga perseratus detik (0,03) di belakang Hong Kong Elaine Chan di 26,57. Mulyayeva gagal maju ke semifinal, karena ia menempati posisi keempat puluh enam secara keseluruhan dari 92 perenang di babak penyisihan.