Erste internationale Erfahrungen sammelte Hitomi Niiya bei den Crosslauf-Weltmeisterschaften 2004 in Brüssel, bei denen sie in 21:47 min den 19. Platz im U20-Rennen belegte. Im Jahr darauf wurde sie bei den Weltmeisterschaften in Saint-Étienne in 21:39 min 13. und gewann bei den Jugendweltmeisterschaften in Marrakesch in 9:10,34 min die Bronzemedaille im 3000-Meter-Lauf. Bei den Crosslauf-Weltmeisterschaften 2006 in Fukuoka gelangte sie in 20:25 min erneut auf den 13. Platz. Schon mit 18 Jahren startete sie erstmals über die 42,195-km-Distanz und gewann auf Anhieb den Tokio-Marathon 2007 in 2:31:02 h und wurde Zweite beim Hokkaidō-Marathon 2008 sowie Achte beim Nagoya-Marathon 2009.