Es folgte das Jahr 2015 in dem Obiri keine Wettkämpfe bestritt, sich aber zunehmend auf den 5000-Meter-Lauf hinzuwandte. 2016 qualifizierte sie sich ohne kompetitive internationale Rennen für die Olympischen Spiele in Rio de Janeiro, bei denen sie in 14:29,77 min im Finale die Silbermedaille hinter ihrer Landsfrau Vivian Cheruiyot gewann. Bei der Golden Gala 2017 in Rom bestritt sie die 5000 Meter in 14:18,37 min und stellte damit einen neuen kenianischen Rekord auf und lief die fünftschnellste, jemals gelaufene Zeit (Stand 2018). Sie galt damit als Favoritin für die Weltmeisterschaften in London, bei denen sie sich mit 14:34,86 min im Finale deutlich gegen Almaz Ayana aus Äthiopien durchsetzen konnte. Im Jahr darauf belegte sie bei den Hallenweltmeisterschaften in Birmingham in 8:49,66 min den für sie enttäuschenden vierten Platz über 3000 Meter. Im April stellte sie bei den Commonwealth Games im australischen Gold Coast ihre internationale Klasse zu schau und gewann in moderaten 15:13,11 min vor ihrer Landsfrau Margaret Chelimo Kipkemboi und der Engländerin Laura Weightman. Anschließend gewann sie bei den Afrikameisterschaften in Asaba in 15:47,18 min vor den Äthiopierinnen Senbere Teferi und Meskerem Mamo ebenfalls die Goldmedaille. Im September vertrat sie Afrika erneut beim Leichtathletik-Continentalcup in Ostrava und wurde diesmal in 8:36,20 min Dritte über 3000 Meter.