Hughes begon haar sportloopbaan als schaatsster, maar stapte in 1990 over naar de wielersport. Daar haalde zij haar eerste grote successen: zij won twee medailles bij het wielrennen op de Olympische Zomerspelen 1996 en nam viermaal deel aan de Tour Feminin. In 2000 keerde zij weer terug in het schaatspeloton.
Het hoogtepunt van haar schaatscarrière was tijdens de Olympische Winterspelen 2006, toen zij goud won op de 5000 meter. In een onderlinge confrontatie versloeg zij in de laatste ronde titelverdedigster Claudia Pechstein. Eerder won zij met de Canadese ploeg al de zilveren medaille bij de ploegenachtervolging.
Hughes nam zevenmaal deel aan het Continentaal kampioenschap schaatsen (het kwalificatietoernooi voor de WK Allround). In 2003, 2004, 2005 en 2007 werd ze tweede en kwalificeerde ze zich voor het WK Allround. Ze nam zesmaal deel aan een WK Allroundtoernooi. In 2003 en 2004 eindigde ze in de top tien. Ze veroverde vier afstandsmedailles op dit kampioenschap. Goud op de 5000m ('03) en brons op de 3000m ('03) en 5000m ('04, '05). Tijdens de Olympische Spelen in Vancouver behaalde ze op de 5000 meter een bronzen medaille.
In 1990 stapte ze over van schaatsen naar wielrennen. Tijdens het WK wielrennen van 1994 testte ze positief op het gebruik van het verboden middel efedrine[1]. Als straf werd ze voor drie maanden geschorst. Die schorsing viel echter buiten het seizoen, waardoor ze geen wedstrijden hoefde te missen. Van 1999 tot 2001 stond ze onder contract bij de Amerikaanse wielerploeg Saturn Cycling Team. Grote overwinningen zijn vijf Canadese kampioenschappen en twee bronzen medailles op de Olympische Spelen van 1996 in Atlanta. Vanaf 2000 keerde ze terug naar het schaatsen, maar behaalde ook nog enkele successen op de fiets. Na de Olympische Winterspelen van 2010, waar zij brons haalde op de 5000 meter, keerde ze weer terug naar het wielrennen en werd ze nationaal kampioene tijdrijden. In september 2011 staat Hughes aan de start van het Wereldkampioenschap wielrennen 2011 in Kopenhagen. Ook de Tsjechische Martina Sáblíková, die goud pakte op die 5000 meter, neemt hieraan deel.