Nel 2008 partecipa aiCampionati del mondo juniores, senza tuttavia superare le batterie degli 800 m, e ai Giochi giovanili delCommonwealth, vincendo la gara sulla medesima distanza.[1] Nel 2009 conquista la medaglia d'oro negli 800 e nei1500 metri piani aiCampionati africani juniores.[2] Nel corso dello stesso anno vince con il tempo di 1'55"45 la gara degli 800 m aiCampionati mondiali, disputati aBerlino, stabilendo il nuovo record nazionale sudafricano e la miglior prestazione mondiale stagionale.
Al termine dei mondiali, al fine di dissipare le voci sul suo effettivosesso, laIAAF richiede chiarimenti alla federazione sudafricana di atletica leggera e dispone untest del sesso sull'atleta.[3] I risultati ufficiali del test non vengono resi noti, allo scopo di tutelare la privacy dell'atleta, ma nel luglio 2010, dopo aver ricevuto le conclusioni di un'apposita commissione di esperti medici, la IAAF stabilisce che la Semenya potrà tornare a gareggiare con effetto immediato.[4][5]
Nel 2019 Caster Semenya presenta ricorso presso ilTribunale Arbitrale dello Sport contro la nuova normativa introdotta dalla IAAF che prevede che le atlete che superino il limite di 5 nanomoli di testosterone per litro di sangue debbano ridurre il valore del proprio testosterone intraprendendo uno specifico trattamento farmacologico, al fine di poter gareggiare negli eventi internazionali sulle distanze che vanno dai 400 m al miglio.[8][9] In seguito alla decisione da parte del TAS di convalidare la nuova norma, la federazione sudafricana si appella alTribunale federale svizzero che il 3 giugno sospende temporaneamente l'applicazione del regolamento sulla limitazione del testosterone, permettendo alla Semenya di tornare a gareggiare. Tuttavia nel mese di luglio lo stesso Tribunale federale svizzero annulla la sospensione della nuova norma.[9][10]
Nel 2023 l'atleta dichiara come essere nati senza utero e con testicoli interni (situazione tipica dellasindrome di Morris e di cui soffre l'atleta[12]) non la renda meno donna e che sia vittima di un attacco politico, questo per controbattere alla World Athletics la quale con 15 anni di dati, osservazioni e informazioni direttamente dagli atleti DSD nel sport, che mostrano alti livelli di testosterone forniscono un vantaggio ingiusto nella categoria femminile.[13]