Erste internationale Erfahrungen sammelte Gudaf Tsegay bei den Hallenweltmeisterschaften 2014 in Sopot, bei denen sie in 4:11,83 min den vierten Platz belegte. Anschließend gewann sie bei den Juniorenweltmeisterschaften in Eugene in 4:10,83 min die Silbermedaille. Zwei Jahre später gewann sie bei den Hallenweltmeisterschaften in Portland in 4:05,71 min die Bronzemedaille hinter der Niederländerin Sifan Hassan und ihrer Landsfrau Dawit Seyaum. Im 800-Meter-Lauf qualifizierte sie sich für die Olympischen Spiele in Rio de Janeiro, bei denen sie mit 2:00,13 min in der ersten Runde ausschied. 2017 nahm sie über 1500 Meter an den Weltmeisterschaften in London teil und gelangte dort bis in das Halbfinale, in dem sie nach knapp 400 Metern stürzte und daraufhin mit 4:22,01 min ausschied. 2019 gelangte sie beim Diamond-League Meeting in Shanghai in 4:01,25 min auf den zweiten Platz und wurde bei der Golden Gala in Rom mit 3:59,56 min auf Rang drei. Im Herbst steigerte sie sich bei den Weltmeisterschaften in Doha auf 3:54,38 min im Finale und gewann damit die Bronzemedaille hinter der Niederländerin Sifan Hassan und Faith Kipyegon aus Kenia. 2021 verbesserte sie in Liévin den Hallenweltrekord über 1500 Meter von ihrer Landsfrau Genzebe Dibaba um mehr als eine Sekunde auf 3:53,09 min.