Juniorina Mottram harrasti triathlonia ja voitti lajissa Australian juniorimestaruuden. Hän kuitenkin halusi hoitaa myös opiskelunsa, eikä täyspainoinen harjoittelu ollut mahdollista, minkä johdosta hän päätti keskittyä pelkästään juoksuun ja otti yhteyttä valmentaja Bruce Scriveniin. Muutamassa kuukaudessa hänestä tuli Australian paras juniorijuoksija 3 000 metrillä ja helmikuussa 1999 hän juoksi alle 20-vuotiaiden maailmanennätyksen samaisella matkalla ajalla 8.02,77. Samana vuonna Mottram sai haavan jalkaansa, mikä pakotti hänet pitämään taukoa harjoittelusta, mutta seuraavana vuonna hän jo alitti 5 000 metrillä Sydneyn olympialaisten tulosrajan ja juoksi oman ennätyksensä. Mottramin kehitys eteni tehokkaasti. Vielä vuonna 2004 hän ei kyennyt haastamaan afrikkalaisjuoksijoita, ja oli Ateenan olympialaisissa 5 000 metrillä kahdeksas. Hän oli kuitenkin juossut samana kesänä 5 000 metrillä huippuajan 12.55,76 joka on kaikkien aikojen toiseksi paras ei-afrikkalaissyntyisen juoksijan juoksema tulos. Vuonna 2005 hän sai ajat putoamaan säännöllisesti alle 13 minuutin, ja Helsingin MM-kisoissa hän juoksi pronssille ajalla 13.32,96. Vuoden 2006 Kansainyhteisön kisoissa kevättalvella hän juoksi ajan 12.58,19 ja sijoittui hopealle. Osakan MM-kilpailuissa 2007 Mottram sijoittui 5 000 metrillä kolmanneksitoista. Valencian MM-hallikisoissa 2008 hän sijoittui 3 000 metrillä viidenneksi. Pekingin olympialaisissa samana vuonna hän karsiutui 5 000 metrin loppukilpailusta juostuaan alkuerässä ajan 13.44,39. Daegun MM-kilpailuissa 2011 Mottram karsiutui niin ikään 5 000 metrin loppukilpailusta. Istanbulin sisäratojen MM-kilpailuissa 2012 hän oli yhdestoista 3 000 metrillä ajalla 7.48,23.