2000年9月24日が本番だったシドニー五輪女子マラソンでは、18Km地点で高橋が最初のスパートを開始する。すると先頭集団は見る見るうちにばらけ始めた。その後レース中盤からはルーマニアのリディア・シモンと激しくデッドヒートを演じるが、34Km過ぎで銀メダル獲得のシモンを突き放す。ゴール直前ではシモンに徐々に差を詰められ危なかったが、なんとか8秒差で逃げ切って高橋が最初にゴールテープを切って優勝を果たした。高橋の五輪での金メダル獲得は、日本女子陸上界において史上初の快挙だった（銅メダル獲得はケニアのジョイス・チェプチュンバ。山口衛里は7位入賞、市橋有里は15位）。又高橋のゴールタイムの2時間23分14秒は、五輪最高記録でもある。テレビ朝日系列での生中継の視聴率は関東地区で平均視聴率40.6%（瞬間最高視聴率59.5%）、関西地区で平均視聴率34.7%（瞬間最高視聴率49.0%）を記録した（ビデオリサーチ調べ）。2000年10月に、女子スポーツ選手として初めて日本の国民栄誉賞を受賞。
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