Muhammad gewann bei den US-Meisterschaften 2019 in Des Moines über die 400 Meter Hürden und stellte dabei mit 52,20 s einen neuen Weltrekord auf. Später im Jahr gewann sie bei den Weltmeisterschaften in Doha ihr erstes WM-Gold mit erneutem Weltrekord. Sie siegte in 52,16 s im Duell gegen ihre Landsfrau Sydney McLaughlin, die in 52,23 s die drittschnellste je gelaufene Zeit auf dieser Strecke erzielte. Bei den Olympischen Spielen 2021 lief Muhammad im finalen Wettkampf ihrer Disziplin in 51,58 s auf den zweiten Platz. Sie lief damit eine persönliche Bestzeit, die auch ein Weltrekord gewesen wäre, wäre Sydney McLaughlin im selben Finalrennen nicht einen neuen Weltrekord gelaufen.[2]
Mit der 4 × 400-m-Staffel gewann sie zusammen mit Sydney McLaughlin, Athing Mu und Allyson Felix in 3:16,85 min die Goldmedaille.
Bei den Weltmeisterschaften 2022 in Eugene lief sie mit 53,13 s hinter der erneut Weltrekord laufenden Sydney McLaughlin und der Holländerin Femke Bol auf den dritten Platz.