Nafissatou Thiam est la fille d’une mère belge et d’un père sénégalais. Elle suit des études de géographie à l’université de Liège en parallèle de sa carrière sportive.
En 2011, Nafissatou Thiam participe aux Championnats du monde jeunesse à Lille. Elle y atteint la 4e place de l’heptathlon avec 5 366 points (14 s 51 – 1,81 m – 12,00 m – 27 s 25 – 5,64 m – 44,16 m – 2 min 35 s 26), juste derrière sa compatriote Marjolein Lindemans.
En 2012, Nafissatou Thiam participe aux Championnats du monde juniors à Barcelone. Elle y atteint la 14e place de l’heptathlon avec 5 384 points (14 s 44 – 1,81 m – 13,52 m – 25 s 81 – 4,39 m – 44,99 m – 2 min 26 s 58), en améliorant tout de même son record personnel sur le 100m haies et sur le 800 m.
Le 3 février 2013, lors des championnats de Belgique d’épreuves combinées de Gand, Nafissatou Thiam établit un nouveau record du monde junior du pentathlon en totalisant 4 558 points après les cinq épreuves (8 s 65 – 1,84 m – 14,00 m – 6,30 m – 2 min 21 s 18)1. Elle améliore de 23 points l’ancienne meilleure marque mondiale de la Suédoise Carolina Kluft établie lors des Championnats d’Europe en salle de 2002. Toutefois, ce record n’a pas été validé par l’IAAF car le contrôle anti-dopage n’a été effectué que le lendemain de l’événement2.
Grâce à cette performance, elle est invitée en mars 2013 aux Championnats d’Europe en salle à Göteborg. Elle y atteint la 6e place avec 4 493 points (8 s 63 – 1,87 m – 13,88 m – 6,17 m – 2 min 25 s 64) en égalant sa meilleure performance à la hauteur en salle3.
Elle participe ensuite au 6e meeting d’Afrique des épreuves combinées, à Bambous sur l’Île Maurice. Elle y réussit à battre quatre de ses records personnels (hauteur, poids, 200 m et javelot) pour porter le nouveau record de Belgique junior d’heptathlon à 6 021 points (14 s 53 – 1,90 m – 14,01 m – 24 s 89 – 6,00 m – 46,48 m – 2 min 31 s 32), soit 105 unités de mieux que sa précédente marque (5 916) réalisée en 2012 à Verviers4.
En juillet 2013, elle participe aux Championnats d’Europe juniors à Rieti. Elle y réalise de très bonnes performances en battant ses records personnels au 100 m haies, au poids, à la longueur, au javelot et au 800 m. Elle totalise ainsi 6 298 points (13 s 87 – 1,89 m – 14,26 m – 25 s 15 – 6,37 m – 46,94 m – 2 min 24 s 89). Elle remporte la médaille d’or et bat le record de Belgique d’heptathlon de Tia Hellebaut (6 201 points)5.
Elle est sélectionnée pour les Championnats du monde en août 2013. Elle y améliore son record à la hauteur (1,92 m) en remportant cette épreuve. Elle termine à la 14e place avec 6 070 points.
En 2014, elle participe à l’Hypo-Meeting de Götzis avec comme objectif d’améliorer son record personnel de l’heptathlon. Elle débute en améliorant ses records du 100 m haies (13 s 81), du saut en hauteur (1,93 m), du lancer du poids (15,03 m) et du 200 m (24 s 78)6. Le lendemain, elle bat ses records au javelot (51,90 m) et au 800 m (2 min 22 s 98) et améliore son record de l’heptathlon de 210 points pour le porter à 6 508 points. Elle termine à la 5e place de l’épreuve7.
Aux championnats d’Europe 2014 à Zurich, elle améliore son record à la hauteur (1,97 m) et au 800 m (2 min 20 s 79) pour décrocher la médaille de bronze8.
En mars 2015, elle participe au pentathlon des championnats d’Europe en salle à Prague. Elle y égale son record au 60 m haies (8 s 42) et améliore celui au lancer du poids (14,80 m). Elle termine alors à la 2e place avec un total de 4 696 points, derrière la Britannique Katarina Johnson-Thompson qui frôle le record du monde avec 5 000 points9. Fin mai, elle participe au meeting de Götzis. Elle y améliore son record sur 100 m haies (13 s 79) et au javelot (52,03 m) et termine à la 9e place10.
Aux championnats du monde, elle bat son record au lancer du poids (15,24 m), mais termine son heptathlon avec 6 298 points, à plus de 200 points de son record personnel. Elle se classe 11e de l’épreuve11.
Le 22 mai 2016 à Namur, Nafissatou Thiam se qualifie pour les Jeux olympiques de Rio au saut en hauteur avec un saut à 1,94 m, avant d’échouer de peu à 1,98 m12. La semaine suivante, elle participe à l’Hypo-Meeting de Götzis où elle améliore son record personnel sur 100 m haies (13 s 63) et sur 800 m (2 min 17 s 28) et termine à la 4e place avec un total de 6 491 points13.
Le 6 juillet, Nafissatou Thiam participe à l’épreuve de saut en hauteur des championnats d’Europe à Amsterdam et échoue au pied du podium avec un saut à 1,93 m14.
Aux Jeux olympiques, elle réalise un super début de concours en améliorant son record sur 100 m haies (13 s 56) et à la hauteur (1,98 m), battant le record du monde du saut en hauteur de l’heptathlon et en se plaçant à la première place de l’épreuve du lancer du poids. Le lendemain elle bat ses records personnels au saut en longueur (6,58 m), au lancer du javelot (53,13 m) et au 800 m (2 min 16 s 54) pour totaliser 6 810 points et améliorer son record personnel de plus de 300 points15. Grâce à ce nouveau record, elle remporte la médaille d’or olympique.