Médaillée d’or des poids welters féminins aux Jeux olympiques d’été de Paris 2024, la victoire de Khelif sur l’Italienne Angela Carini a suscité la polémique après l’abandon de l’Italienne à la suite de la deuxième reprise, considérant que les coups de Khelif étaient trop violents. Elle aussi comme l’association internationale de Boxe (IBA) soutenait implicitement que son adversaire n’était pas une femme.

Le lendemain, Carini s’est excusée auprès de Khelif via le journal italien La Gazzetta dello Sport, déclarant : « Toute cette controverse me rend triste […] Je suis également désolé pour mon adversaire. Si le CIO a dit qu’elle pouvait combattre, je respecte cette décision ».

Pourtant Khelif est née de sexe féminin à Aïn Sidi Ali, dans la province de Laghouat. Dans une interview, son père a déclaré : « Imane est une petite fille qui aime le sport depuis l’âge de six ans. »
Elle a d’abord joué au football avant de passer à la boxe. Dans ses premières années, elle devait se rendre à Tiaret pour assister aux séances d’entraînement et vendait du pain et de la ferraille pour payer le ticket de bus.

Le Comité olympique algérien (COA) a défendu Khelif déclarant qu’elle avait été victime d’un « ciblage contraire à l’éthique » et d’une « propagande sans fondement », et qu’il avait pris « toutes les mesures nécessaires » pour protéger Khelif et son droit de concourir.

Le CIO a également autorisée la boxeuse algérienne a participer à la compétition olympique au même titre que la boxeuse taïwanaise Lin Yu-ting également accusée d‘intersexualité.