Allí inició su entrenamiento en 1996 con el técnico cubano Jorge Luis Alfaro en la especialidad del salto de altura.

En Sudamérica, sin embargo, se establecía como la mejor atleta de la región en dicha especialidad, ya que en el 2005 logró su mejor marca personal con un salto de 1,93 m. Con ese antecedente debutó en el campeonato mundial, el cual tuvo lugar en Helsinki.

[3]​ No obstante, decidió trasladarse a Puerto Rico para estudiar enfermería en la Universidad Metropolitana donde también inició una nueva etapa deportiva bajo la dirección del entrenador cubano Ubaldo Duany.

Fue esta modalidad la que le comenzó a dar los mejores resultados, cuando en el 2010 conquistó dos medallas de plata: la primera obtenida en el Campeonato Iberoamericano con nueva marca nacional de 14,29 m, y la otra en los XXI Juegos Centroamericanos y del Caribe.

Ibargüen dedicó la obtención de la medalla a su país, y lo consideró como el mayor logro en su carrera deportiva hasta entonces; y —a pesar de su ya larga trayectoria en el atletismo— aseveró que esperaba mejores resultados en el futuro.

[16]​ Posteriormente, comenzó su participación en la Liga de Diamante en gran forma, al acumular cuatro triunfos consecutivos: primero en Shanghái con marca de 14,69 m; luego en Eugene con 14,93 m, aunque el registro no fue reconocido ya que el viento a su favor era de +2,1 m/s por lo que rebasó el límite permitido;[17]​ después en Oslo con 14,81 m; y por último en París con 14,69 m.[18]​ Con estos antecedentes asistió a Rusia para su tercer campeonato del mundo, y llegó a la final en la que se alzó con la primera medalla de oro para Colombia en este evento.

[19]​[20]​ Después del triunfo reveló que el día anterior había tenido un malestar general por un problema estomacal.

[41]​ El 2018 Ibargüen se concentró en la participación e dos pruebas para los certámenes venideros: la del triple salto, su especialidad en los últimos nueve años, y el salto de longitud, ya que estaba enfocada en su asistencia a los Juegos Centroamericanos y del Caribe a desarrollarse en su propio país.

Tenía por tanto dos finales a la vista, en dicha ciudad y también en Zúrich por el triple salto.

Ibargüen se convertía así en la quinta atleta femenina en adjudicarse dos Trofeos de diamante en una temporada.

[48]​ Las pretensiones de la colombiana en lograr dos triunfos en una sola competición continuaron en la Copa Continental.

[50]​ En dicha lista Caterine Ibargüen estaba ubicada en la segunda posición, solamente superada por la gimnasta Simone Biles.

Ese mismo año la atleta colombiana tenía importantes citas deportivas con los Juegos Panamericanos y el mundial de atletismo y, principalmente, se esperaba una intensa rivalidad con la venezolana Yulimar Rojas en el salto triple.

Días después comenzó su camino en su prueba estelar, el triple salto en Oslo, donde triunfó con 14,79 m, la mejor marca de la temporada hasta ese momento.

[53]​[54]​ En la justa Ibargüen buscaba participar en tanto en el salto de longitud como en el salto triple, con otro esperado encuentro con Yulimar Rojas, pero en el primero de ellos la colombiana se ubicó en el quinto puesto con una marca de 6,54 m. Tras fallar en alcanzar el podio, su entrenador Ubaldo Duany reveló que la atleta tenía una fascitis plantar en el pie izquierdo, por lo que su participación en el salto triple quedó descartada e incluso se puso en duda su asistencia al campeonato mundial.