Jau 15 gadu vecumā 2,12 m garā centra spēlētāja sāka spēlēt TTT pieaugušo komandā, kur pavadīja turpmākos 20 gadus. Šajā laikā viņa ar klubu 15 reizes izcīnīja PSRS čempiontitulus, bet vienpadsmit reizes uzvarēja Eiropas čempionvienību kausa izcīņā.
Saprotams, ka talantīgo sportisti ātri pamanīja PSRS izlases treneri un jau kopš 1968.gada viņa regulāri plūca laurus visos nozīmīgākajos planētas sieviešu basketbola turnīros. PSRS izlases sastāvā divas reizes (1976, 1980) izcīnīta zelta medaļa olimpiskajās spēlēs, trīs uzvaras pasaules čempionātos, bet Eiropas čempionātā Semjonova tikusi pie 10 augstākā kaluma godalgām.
Karjeras pēdējos gadus Uļjana Semjonova pavadīja Tintoretto komandā (Spānija) un Orchsi (Francija). Jau 1988.gadā viņa kļuva par Latvijas olimpiskās komitejas (LOK) viceprezidenti, bet kopš 1991.gada ir LOK sociālā fonda prezidente, rūpējoties par jau cienījamu vecumu sasniegušajiem pašmāju olimpiešiem. Viņa uzņemta Basketbola slavas zālē (1993),Sieviešu basketbola slavas zālē (1999) un FIBA slavas zālē (2007).