Khelifi tampil pertama kali di Olimiade Tokyo 2020 di kelas ringan dimana dia kalah lawan petinju Irlandia, Kellie Harrington di perempafinal.
[Baca Juga: Hoaks Imane Khelif Transgender, Ia Cewek Tulen Kayak Aprilia Manganang]
Pada bulan Maret 2023, Khelifi mencapai final Kejuaraan Tinju Dunia Wanita IBA, tetapi didiskualifikasi sesaat sebelum perebutan medali emas karena gagal memenuhi kriteria kelayakan.
Komite Olimpiade Aljazair menyatakan Khelif didiskualifikasi karena alasan medis. Belakangan dilaporkan bahwa diskualifikasi tersebut disebabkan oleh tingginya kadar testosteron dalam sistem tubuhnya.
Menurut presiden Asosiasi Tinju Internasional (IBA) Umar Kremlev, tes DNA Khelif terbukti memiliki kromosom XY (pria).
Khelifi tak terima dengann keputusan tersebut dan menyatakan banding ke Pengadilann Arbitrase Olahraga. Tapi, dia akhirnya menarik banding tersebut.
IBA dilarang menyelenggarakan turnamen tinju Olimpiade Musim Panas 2024 di Paris karena masalah tata kelola dan skandal penjurian. Alhasil, tinju di Olimpiade Paris 2024 dikelola oleh IOC.
[Baca Juga: Fajar/Rian Tumbang, MD Indonesia Harus Puasa Emas Olimpiade 2 Dekade]