Calităţile sale fizice erau evidente de timpuriu, iar pasul spre marea performanţă a fost, de aceea, o încercare reuşită. Se opreşte la aruncarea suliţei.
În primii ani de activitate competiţională a obţinut numeroase victorii, care au avut darul să-i întărească încrederea în sine. În primăvara anului 1964, reuşeşte să o învingă pe Mariana Diaconescu, cea care deţinea recordul României. Astfel convinge pentru un loc în chipa naţională şi participă la Jocurile Olimpice de la Tokio.
La cei 17 ani ai săi, concursul, de la calificări, până la finală a reprezentat o probă dură de rezistenţă în faţa emoţiilor. Au fost momente de inimaginabilă încordare. Mihaela Peneş aruncă 51,19 m şi accede în finală. Marea favorită era sovietica Elena Gorciakova, care, în calificări, reuşise să doboare recordul mondial. Scăpată de tracul debutului, Mihaela Peneş reuşeşte 60,54 m. Din prima încercare. Niciuna dintre finaliste nu o poate întrece şi astfel devine campioană olimpică.
