洪恩贞从1996年开始跟随姐姐参加体操训练，一直到2006年时才第一次参加世界大赛。和姐姐一样，洪恩贞各项目发展相对均衡，个人最强项也是跳马。

2006年洪恩贞第一次参加世界大赛，丹麦奥胡斯举行的世界体操锦标赛，和姐姐一样，参加了全能、团体、平衡木、自由操、高低杠和跳马六个项目的争夺，但是，都未能晋级决赛。

2007年的德国斯图加特世锦赛上，她依旧参加了全能、团体、平衡木、自由操、高低杠和跳马六个项目的比赛，最终有全能和跳马两项闯进决赛，分别获得第23和第四的成绩。

2008年北京奥运会女子跳马比赛凭借稳定的两跳，朝鲜姑娘洪恩贞以15.750分力压德国老将丘索维金娜获得冠军。中国选手程菲因为失误位列第三。洪恩贞是朝鲜第二位获得奥运会冠军的体操选手，上一位是鞍马奥运会冠军裴吉洙，他在1992年巴塞罗那奥运会上获得冠军，但洪恩贞是朝鲜第一个女子奥运会体操冠军，她创造了朝鲜女子体操的历史。她也是第一位获得奥运会女子跳马冠军的亚洲运动员。