International trat Tomomi Musembi Takamatsu bei den Crosslauf-Weltmeisterschaften 2017 in Kampala erstmals in Erscheinung. Dort belegte sie in 20:24 min den 15. Platz in der U20-Wertung. Im Jahr darauf gewann sie bei den Juniorenasienmeisterschaften in Gifu 4:21,65 min die Silbermedaille und wurde bei den U20-Weltmeisterschaften in Tampere in 15:55,74 min Siebte im 5000-Meter-Lauf. Bei den Asienmeisterschaften in Doha 2019 erreichte sie in 16:08,16 min den achten Rang. Anschließend wurde sie bei der Sommer-Universiade in Neapel in 16:03,57 min Siebte.