Radionova tegi oma hooaja debüüdi 2014. aasta Japan Openis, kus ta sai esikohale naiste vabalõngas ja aitas Euroopa meeskonnal võita kuldmedali. Tema Grand Prix ülesanded olid 2014. aasta Skate America ja 2014. aasta Trophée Éric Bompard. Skate America võistlusel sai Radionova teise koha lühikeses programmis ja esimese koha vabas skeetis ning võitis kuldmedali oma kaasmaalase Elizaveta Tuktamysheva ees 5,85 punkti võrra. Trophée Bompardil võitis Radionova kuldmedali ja tegi isikliku parima tulemuse. Ta tegi kokku 203,92 punkti, muutes ta esimeseks naisteks, kes sel hooajal üle 200 punkti tegi. Tulemused kvalifitseerisid Radionova Grand Prix 2014/15 finaali. Kuigi palavik enne võistlust vähendas tema treeninguaega, võitis ta Barcelonas hõbemedaali, lõpetades oma meeskonnakaaslase Elizaveta Tuktamysheva taga. 2015. aasta Venemaa meistrivõistlustel
, oli ta esimene mõlemas segmendis ja võitis oma esimese riikliku tiitli. Radionova võitis 2015. aasta Euroopa meistrivõistlustel hõbedamedaali, kus ta sai esimese koha lühikeses programmis ja teise koha vabasse rullu. 2015. aasta maailmameistrivõistluste ajal teatas ta, et tunneb end haigena ja nõrgana, olles nakatunud viirusega, kuid võistleb ikkagi. Radionova võitis oma debüüdi korral pronssmedali, olles teisel kohal lühikeses programmis ja kuuendal vabadel skeedidel. Ta lõpetas oma hooaja 2015. aasta World Team Trophy's, olles kolmas lühikeses programmis ja teine vabasse rullu. Nii Radionova kui ka Tuktamysheva jõupingutused aitasid Venemaa meeskonnal teenida hõbemedaali.