Vervolgens verlegde Dibaba haar focus van de 5000 op de 1500 m en die switch zou haar carrière een belangrijke nieuwe impuls geven. Aan het begin van 2012 liep ze indoor enkele sterke 1500 meters, met in Karlsruhe in 4.00,13 zelfs de vierde snelste indoortijd ooit, waarna zij op de wereldindoorkampioenschappen in Istanboel haar eerste grote succes bij de senioren boekte: in 4.05,75 veroverde zij op de 1500 m de gouden medaille. Later dat jaar verbeterde zij het Ethiopische record op de 1500 m door tijdens de Shanghai Golden Grand Prix deze afstand af te leggen in 3.57,77. Bij haar debuut op de Olympische Spelen in Londen ging het in haar serie echter mis toen zij, gehinderd door een hamstringblessure in de laatste ronde, niet verder kwam dan een negende plaats in 4.11,15.