Székely Éva többéves kényszerszünet után 1945-ben lett a válogatott tagja, mestere irányításával egyre jobb eredményeket ért el: 1945-ben országos csúcsot úszott 100 méteres mellúszásban, 1949-ben a 100 és 200 méter pillangóban az úszásnem első magyar bajnoka lett. A monte-carlói Európa-bajnokságon 1947-ben ezüstérmes, a londoni olimpián, 1948-ban pedig negyedik lett 200 méter mellen, a gyorsúszó váltó tagjaként ötödik helyen végzett. A csúcsra 1952-ben, a helsinki ötkarikás játékokon ért fel: a finn fővárosban úgy nyert aranyérmet 200 méteres mellúszásban, hogy a világon első nőként pillangózta végig a távot. Az akkori szabályok megengedték, hogy melltempó helyett a jóval gyorsabb, de sokkal megterhelőbb pillangótempóval ússzák végig a számot; a pillangóúszás a következő olimpiától lett külön úszásnem. Székely Éva olimpiai rekorddal győzött, és csaknem három másodperccel előzte meg az ezüstérmes Novák Évát. Elhunyt Székely Éva olimpiai bajnok úszó, a Nemzet Sportolója - Eurosport. Helsinki, 1952. Székely Éva, a 200 méteres mellúszás olimpiai bajnoka a győzelmi emelvényen, a második helyen Novák Éva, a harmadikon pedig az angol Gordon végzett a július 19. és augusztus 3. között megrendezett helsinki olimpián.
A "Pillangókisasszony" négy esztendővel később 200 méteres mellúszásban a német Ursula Happe mögött ezüstérmes lett Melbourne-ben, ekkor már csak a hagyományos tempózást engedték meg. A kiugró teljesítményekkel nem maradt adós, 1955-ben 400 méter vegyesen ő úszta az első világcsúcsot. 1956-ig tízszer volt a válogatott tagja, összesen 44 magyar bajnokságot nyert, ebből 32-t egyéni számokban. Összesen 36 országos, 12 Európa- és hat világrekordot állított fel, 1947 és 1951 között nyolcszor nyerte meg a főiskolai világbajnokságot. Pályafutását 1960-ban fejezte be, nem teljesen önszántából. A római olimpia előtt férjével, a vízilabdázó Gyarmati Dezsővel választás elé állították: csak egyikük mehet az ötkarikás játékokra, nehogy disszidáljanak, korábban, 1957-1958-ban egy évet az Egyesült Államokban töltöttek. Végül Székely Éva maradt itthon, aki gyógyszerészi, majd a Testnevelési Főiskolán edzői diplomát szerzett, 1969-től mesteredző lett. Meghalt Székely Éva olimpiai bajnok úszó | Szombat Online. Miközben a MÁV Kórházban gyógyszerészként dolgozott, a BVSC, majd az FTC úszószakosztályának utánpótlásedzője lett, illetve 1969-től 1976-ig a Testnevelési Főiskola Kutató Intézetének munkatársa is volt.
2014-ben beválasztották a Magyar Úszó Hírességek Csarnokába, a Magyar Úszó Szövetség, az FTC és a BVSC örökös bajnoka. Székely éva olimpiai bajnok úszó világkupa. Versenyzői pályafutásának eseményeiről, oktatási módszereiről több könyvet is írt: Az én módszerem (1963), Ússzál velem (1971, társszerző Peterdi Pál), Jöttem, láttam… Vesztettem? (1986) és a Megúsztam (1989). A legnagyobb sikert 1981-ben megjelent emlékirata, a Sírni csak a győztesnek szabad aratta. Egyik szakkönyvéért Ezüstgerely-díjjal jutalmazták, életművének része az 1986-ban kiérdemelt Gyermekekért díj is.