Erste internationale Erfahrungen sammelte Fátima Diame bei den Jugendweltmeisterschaften 2013 in Donezk, bei denen sie mit 5,98 m in der Weitsprungqualifikation ausschied, wie auch bei den Juniorenweltmeisterschaften in Eugene im Jahr darauf mit 6,00 m. Im Jahr darauf gewann sie bei den Junioreneuropameisterschaften im schwedischen Eskilstuna mit 6,55 m die Bronzemedaille und 2016 wurde sie mit 5,94 m Sechste bei den U23-Mittelmeerspielen in Radès. Bei den U23-Europameisterschaften 2017 in Bydgoszcz belegte sie mit 13,60 m im Dreisprung den fünften Platz und schied im Weitsprung mit 6,03 m in der Qualifikation aus. Gut drei Wochen später schied sie bei den Weltmeisterschaften in London mit 13,36 m in der Qualifikation aus. 2018 siegte sie bei den U23-Mittelmeerspielen in Jesolo mit 13,82 m im Dreisprung und gewann mit 6,15 m Silber im Weitsprung hinter der Portugiesin Evelise Veiga. Anschließend gewann sie bei den Mittelmeerspielen in Tarragona mit 6,68 m und 13,92 m jeweils die Bronzemedaille. Damit qualifizierte sie sich auch für die Europameisterschaften in Berlin, bei denen sie mit 6,24 m in der Qualifikation ausschied. Anschließend gewann sie bei den Ibero-amerikanischen Meisterschaften in Trujillo mit 6,51 m die Bronzemedaille hinter ihrer Landsfrau Juliet Itoya und Eliane Martins aus Brasilien.