Dibaba juoksi siskonsa kanssa vuonna 2005 Boston Indoor Gamesissa 5 000 metrin kilpailussa, jossa Tirunesh juoksi uuden maailmanennätysajan sisäradoilla. Samana vuonna hän oli maastojuoksun MM-kisoissa lyhyellä matkalla neljästoista ja mukana kultaa voittaneessa joukkueessa. Helsingin MM-kisoissa hän juoksi sekä 5 000 että 10 000 metrin kilpailuissa pronssille Tiruneshin voittaessa molemmat kilpailut. hän selvisi 5 000 metrillä kolmanneksi. Seuraavana vuonna hän juoksi maastojuoksun MM-kisoissa Fukuokassa pitkällä matkalla neljänneksitoista ja saavutti kultaa matkan joukkuekilpailussa. Osakan MM-kisoissa 2007 hän sijoittui 10 000 metrillä seitsemänneksi ja Pekingin olympialaisissa 2008 samalla matkalla neljänneksitoista.