Hun fikk sitt gjennombrudd under Afrikamesterskapet i 2008, 18 år gammel. Hun vant 800 m på 1.58.70, ny kenyansk juniorrekord. 25. mai 2008 vant hun 800 m under Hengelo Grand Prix på ny juniorverdensrekord – 1.55.76. Den gamle rekorden (1.57.18) var satt av kinesiske Yuan Wang i 1993. 1. juni 2008 løp hun imponerende under Golden League stevnet i Berlin og vant på tiden 1.54.99, ny afrikansk rekord. Den tidligere afrikanske rekorden (1.55.19) ble satt av Maria Mutola i 1994. 18. august 2008 vant Jelimo OL-gull på 800 m under OL i Beijing. Hun vant på tiden 1.54.87 – ny personlig rekord, og hun ble samtidig den første kenyanske kvinne som vant et OL-gull.