Erste internationale Erfahrungen sammelte Winfred Mbithe im Jahr 2014, als sie bei den Juniorenweltmeisterschaften in Eugene in 4:13,80 min den siebten Platz im 1500-Meter-Lauf belegte. Anschließend gewann sie bei den Olympischen Jugendspielen in Nanjing in 4:17,91 min die Silbermedaille. Im Jahr darauf gelangte sie bei den Crosslauf-Weltmeisterschaften in Guiyang nach 20:31 min auf den zehnten Platz im U20-Rennen und sicherte sich in der Teamwertung die Silbermedaille. Im September belegte sie bei den Afrikaspielen in Brazzaville in 4:21,24 min den sechsten Platz über 1500 Meter. 2016 belegte sie bei den U20-Weltmeisterschaften in Bydgoszcz in 4:09,25 min den vierten Platz und im Jahr darauf siegte sie bei den Crosslauf-Weltmeisterschaften in Kampala in 22:22 min gemeinsam mit Asbel Kiprop, Bernard Koros und Beatrice Chepkoech in der Mixed-Staffel. Bei den Crosslauf-Weltmeisterschaften 2019 in Aarhus gewann sie in 26:29 min gemeinsam mit Conseslus Kipruto, Jarinter Mwasya und Elijah Manangoi die Bronzemedaille hinter den Teams aus Äthiopien und Marokko. Bei den Crosslauf-Weltmeisterschaften 2026 in Tallahassee gelangte sie nach 22:42 min auf den vierten Platz.
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