En 2011, Genzebe Dibaba porte ses records personnels du à 4 min 05 s 90 et du à 14 min 37 s 56. Elle atteint la finale du des Championnats du monde de Daegu où elle se classe huitième comme lors de l'édition précédente. Son premier succès lors d'un championnat intercontinental senior sur piste intervient en début de saison 2012, à l'occasion des Championnats du monde en salle d'Istanbul. Dibaba remporte l'épreuve du en 4 min 05 s 78, devant la Marocaine Mariem Alaoui Selsouli et la Turque Aslı Çakır. En mai, Dibaba remporte l'épreuve de la Ligue de diamant du meeting de Shanghai et améliore à cette occasion le record d’Éthiopie du en terminant en .