A inceput inotul de performanta la Liceul cu Program Sportiv din Braila sub indrumarea profesorului Ion Ionescu. Multipla campioana nationala de junioare s-a afirmat in premiera  pe plan international in 1995, la Bath, la cea de-a treia editie de vara a FOTE (Miniolimpiada, denumirea sub care mai era cunoscuta competitia la acea vreme), unde a obtinut doua medalii de aur la 100 si 200 m spate. In 1996, la CE de juniori de la Copenhaga unde a obtinut trei medalii de bronz la 100, 200 si 400 m liber. Un an mai tarziu, la Glasgow, la toate cele trei probe, Camelia Potec a transformat bronzul in aur. Desi junioara, in 1997, Camelia Potec a participat si la CE de seniori de la Sevilla obtinand medalia de bronz la 200 m liber.

In 1999, la CE de la Istanbul, a obtinut primele medalii de aur in competitia seniorilor, la 200 si 400 m liber, iar la CE din 2000 a cucerit cea dintai medalie de aur a sa la stafeta, la 4x200 m liber.

A doborat de 11 ori recordul national in diferite probe, a stabilit un nou record european, in 2010, in cadrul campionatelor nationale ale Frantei in proba de 1500 m liber si a participat la patru editii ale Jocurilor Olimpice de vara.

Dupa JO de la Sydney a inceput sa se antreneze cu profesoara Doina Sava, iar in 2004, la JO de la Atena a obtinut cel mai mare rezultat al carierei sale – titlul olimpic la 200 m liber. Pentru JO de la Beijing, unde a stabilit trei noi recorduri nationale, Camelia Potec s-a pregatit, din 2007, si sub comanda francezului Philippe Lucas, fostul antrenor al vedetei inotului francez Laure Manaudou, multipla medaliata olimpica, mondiala si europeana.

In 2012, dupa JO de la Londra s-a retras din activitatea competitionala, iar pe 31 octombrie 2013 a fost aleasa in functia de presedinte al Federatiei Romane de Natatie si Pentatlon Modern (FRNPM), devenind cel mai tanar presedinte de federatie din Romania.

In 2016, a fost aleasa in functia de vicepresedinte al Comitetului Olimpic si Sportiv Roman.

A primit titlul de Maestru Emerit al Sportului.