Od 2002 roku mieszkał i trenował w Fukuoce (Japonia) w Toyota Yushu Company. Międzynarodową karierę sportową zaczynał od biegów na 5000 metrów oraz 10 000 metrów. 28 września 2002 w Kōnosu ustanowił nieoficjalny rekord świata piętnastolatków na tym drugim dystansie uzyskując wynik 28:36,08. Trzy lata później – 26 sierpnia 2005 – podczas mityngu Memorial Van Damme czasem 26:41,75 poprawił rekord globu juniorów w biegu na 10 000 metrów. W 2005 roku zaczął startować w biegach ulicznych – w tym samym sezonie najpierw poprawił juniorski rekord Kenii w półmaratonie, a następnie 11 września w Rotterdamie rekord świata juniorów. 17 marca 2007 w Hadze ustanowił nowy rekord świata w półmaratonie pokonując ten dystans w 58:33. Osiągnięcia z początku sezonu nie powtórzył jesienią zajmując odległą lokatę w mistrzostwach świata w biegach ulicznych. W biegu maratońskim zadebiutował w Fukuoce w grudniu 2007 zajmując pierwsze miejsce. Jego największym osiągnięciem było mistrzostwo olimpijskie w Pekinie – był to dopiero trzeci start Kenijczyka w maratonie, a wynikiem 2:06:32 ustanowił nowy rekord olimpijski. Wanjiru został najmłodszym od 1932 złotym medalistą igrzysk w maratonie.