Iolanda Balaş a redevenit campioană mondială în 1958, când a atins performanţa de 1,78 metri, iar în următorii trei ani şi-a depăşit propriul record cu 13 centimetri, reuşind, în 16 iulie 1961, o săritură de 1,91 metri. Campioană mondială timp de un deceniu Jocurile olimpice din Italia la care urma să participe au făcut-o să-şi ia inima-n dinţi şi să se ducă într-o audienţă la prim-secretarul partidului comunist, Gheorghe Gheorghiu-Dej, pentru că nu mai voia să plece fără antrenorul ei. A obţinut încuviinţarea lui Dej, iar la finala olimpică de la Roma din 1960, unde doar patru din cele 15 concurente au depăşit înălţimea de 1,71 metri, sportiva româncă a sărit 1,73 metri la prima încercare şi a atins performanţa de 1,85 metri la a treia încercare, un nou record mondial care i-a adus medalia de aur, la o diferenţă de 14 centimetri faţă de cea de-a doua clasată. Patru ani mai târziu, la jocurile olimpice de la Tokyo, şi-a reconfirmat titlul de campioană olimpică, terminând concursul cu performanţa de 1,90 metri. Cîştigătoarea medaliei de argint nu reuşise să depăşească 1,80 metri. Distanţa faţă de adversarele sale devenise considerabilă, acestea nereuşind să treacă peste înălţimea de 1,78 metri. Timp de un deceniu, Iolanda Balaş nu a putut fi învinsă la proba de săritură în înălţime şi acest lucru a fost pentru ea cea mai mare mulţumire, căci întotdeauna au interesat-o mai mult recordurile decât medaliile. În acest interval de timp, şi-a depăşit propriul record mondial de 14 ori, de la 1,75 metri la 1,91 metri. Introducera unui nou stil în această probă de atletism a desemnat o altă campioană mondială la această probă abia în 1971, când austriaca Ilona Gusenbauer a sărit 1,92 metri. Recunoştinţa oraşului natal şi a Casei Regale Pe lîngă recordurile mondiale şi medaliile olimpice, Iolanda Balaş a mai obţinut două medalii de aur la campionatele europene de atletism de la Stockholm, în 1958, şi Belgrad, în 1962, iar în 1954 a obţinut o medalie de argint la Berna. Palmaresul ei este demn de invidiat: două medalii olimpice de aur, 19 titluri naţionale şi 77 recorduri naţionale şi mondiale, 15 medalii de aur la campionate europene, jocuri mondiale universitare şi jocuri balcanice, prezenţa în Guiness Book pentru 142 de victorii consecutive.
Din cauza unor probleme de sănătate s-a retras din competiţii în 1967, dar celebra săritoare în înălţime şi-a continuat activitatea sportivă fiind arbitru de atletism, iar din 1988 până în 2005 – preşedintele Federaţiei Române de Atletism. În anul 1998, maestra emerită a sportului, Iolanda Balaş, a devenit cetăţean de onoare al Timişoarei, în anul 2000 a fost nominalizată pentru „Atleta secolului”, iar în 2010, la Palatul Elisabeta, a primit din partea M.S. Regele Mihai I al României decoraţia regală „Nihil sine Deo” pentru merite deosebite aduse sportului românesc, pentru modul în care a condus Federaţia Română de Atletism şi pentru promovarea excelenţei în sportul românesc, precum şi a tinerilor sportivi, pentru care Iolanda Balaş este şi astăzi un idol.