Ismael Kirui fait ses débuts sur la scène internationale lors des Championnats du monde junior 1990 de Plovdiv, terminant à la deuxième place du 10 000 mètres derrière son frère aîné Richard Chelimo. Lors des Championnats du monde d'athlétisme 1993 à Stuttgart, il remporte la médaille d'or du 5 000 mètres avec le temps de 13 min 02 s 75 (nouveau record des Championnats), en devançant notamment l'Éthiopien Haile Gebrselassie. Âgé de 18 ans et 177 jours, Kirui devient à cette occasion le plus jeune athlète masculin titré lors d'un mondial d'athlétisme.