Erste internationale Erfahrungen sammelte Ljudmila Golomasowa vermutlich im Jahr 1964, als sie bei den erstmals ausgetragenen Europäischen Juniorenspielen in Warschau in 12,1 s den vierten Platz im 100-Meter-Lauf belegte und mit der sowjetischen 4-mal-100-Meter-Staffel in 46,8 s die Silbermedaille gewann. 1968 nahm sie an den Olympischen Sommerspielen in Mexiko-Stadt teil und schied dort über 100 Meter mit 11,71 s im Halbfinale aus, während sie im 200-Meter-Lauf mit 23,73 s nicht über die erste Runde hinauskam. Im Jahr darauf gewann sie bei den Europäischen Hallenspielen in Belgrad mit der 4-mal-195-Meter-Staffel in 1:34,6 min gemeinsam mit Galina Bucharina, Wera Popkowa und Ljudmila Samotjossowa die Silbermedaille hinter dem französischen Team. Im September schied sie bei den Freiluft-Europameisterschaften in Athen mit 25,1 s im Vorlauf über 200 Meter aus und belegte mit der 4-mal-100-Meter-Staffel in 44,8 s den sechsten Platz. 1970 gewann sie bei den Halleneuropameisterschaften in Wien in 5:02,2 min gemeinsam mit Olga Klein, Nadeschda Iljina und Swetlana Pawlowna Styrkina die Bronzemedaille in der 2000 m Staffel (1 + 2 + 3 + 4 Runden) hinter den Teams aus Frankreich und der Bundesrepublik Deutschland. Im selben Jahr siegte sie mit der 4-mal-100-Meter-Staffel in 44,7 s bei der Sommer-Universiade in Turin. Zudem kam sie dort im Semifinale über 200 Meter nicht ins Ziel. Anschließend trat sie nicht mehr international in Erscheinung.