Bei den Afrikameisterschaften 2008 in Addis Abeba gewann sie mit der 4-mal-100-Meter-Staffel und im 100-Meter-Lauf die Goldmedaille, über 200 Meter sicherte sie sich die Bronzemedaille. Ihren bisher größten Erfolg feierte sie mit dem Gewinn der Bronzemedaille in der 4-mal-100-Meter-Staffel bei den Olympischen Spielen 2008 in Peking. Die nigerianische Sprintstaffel hatte sich ursprünglich gar nicht für den Wettbewerb qualifiziert und konnte nur teilnehmen, weil Finnland kurzfristig seine Staffel zurückzog. Osayomi startete in Peking außerdem im 100- und 200-Meter-Lauf, schied jedoch in der Halb- bzw. Viertelfinalrunde aus. Am 17. August 2016 wurde den russischen Läuferinnen Julia Schermoschanskaja, Jewgenia Poljakowa, Alexandra Fedoriwa und Julia Guschtschina die 2008 erworbene Goldmedaille in der 4-mal-100-Meter-Staffel wegen Dopings aberkannt. Die Medaillen von Belgien (jetzt Gold), Nigeria (jetzt Silber) und Brasilien (jetzt Bronze) wurden daraufhin aufrückend angepasst.