Erste internationale Erfahrungen sammelte Tsehay Gemechu beim Delhi-Halbmarathon 2018, bei dem sie mit Streckenrekord von 1:06:50 h siegte.[1] Im Jahr darauf stellte sie in Valencia im 10-km-Straßenlauf mit 30:15 min einen neuen Landesrekord auf[2] und bei den Crosslauf-Weltmeisterschaften 2019 in Aarhus belegte sie in 36:56 min Rang sechs und sicherte sich in der Teamwertung die Goldmedaille. Im August nahm sie im 10.000-Meter-Lauf an den Afrikaspielen in Rabat teil und siegte dort in 31:56,92 min.[3] Anschließend wurde sie bei den Weltmeisterschaften in Doha in 14:29,60 min Vierte im 5000-Meter-Lauf. Kurz darauf gewann sie zum zweiten Mal den Neu-Delhi Halbmarathon in neuer Streckenrekordzeit von 1:06:00 h. 2021 wurde sie in 30:19,29 min Dritte über 10.000 m bei den Äthiopischen Trials für die Olympischen Sommerspiele in Tokio, bei denen sie aber disqualifiziert wurde. Beim Kopenhagen-Halbmarathon 2021 stellte sie mit ihrer neuen persönlichen Bestzeit von 1:05:08 h, auch einen neuen Streckenrekord auf.[4] Im November gewann sie den Lissabon-Halbmarathon in 1:06:06 h und stellte damit, auch dort einen neuen Streckenrekord auf.
2023 startete sie im Marathonlauf bei den Weltmeisterschaften in Budapest und musste dort ihr Rennen vorzeitig bennden.