2009 errang Josephine Tomic in Pruszków den Titel der Weltmeisterin im Omnium, einer Mehrkampf-Disziplin, die bei dieser WM erstmals für die Frauen ausgetragen wurde. In der Mannschaftsverfolgung landete sie mit dem australischen Team Platz drei. Bei den Bahn-Weltmeisterschaften im Jahr darauf gewann sie gemeinsam mit Ashlee Ankudinoff und Sarah Kent in der Mannschaftsverfolgung ihren zweiten WM-Titel. 2012 wurde das australische Team mit Tomic, Melissa Hoskins und Annette Edmondson Vize-Weltmeister. Die drei Sportlerinnen starteten auch gemeinsam bei den Olympischen Spielen in London, verpassten aber das Podium und wurden Vierte. Anschließend beendete Josie Tomic ihre Radsportlaufbahn.