Erste internationale Erfahrungen sammelte Lydia Rotich im Jahr 2009, als sie beim IAAF World Athletics Final in Thessaloniki in 9:26,94 min den fünften Platz über 3000 m Hindernis belegte. Im Jahr darauf wurde sie beim Shanghai Golden Grand Prix in 9:21,38 min Dritte, wie auch bei den Bislett Games in Oslo in 9:18,03 min sowie bei der Golden Gala in Rom in 9:19,01 min. Im August gewann sie bei den Afrikameisterschaften in Nairobi in 9:37,32 min die Bronzemedaille hinter ihrer Landsfrau Milcah Chemos Cheywa und Sofia Assefa aus Äthiopien. Kurz darauf wurde sie bei der DN Galan in Stockholm in 9:21,25 min Dritte, wie auch beim London Grand Prix in 9:23,68 min. Im Jahr darauf gelangte sie zum Saisonauftakt bei der Doha Diamond League mit 9:19,20 min auf Rang drei und Ende August belegte sie bei den Weltmeisterschaften in Daegu mit 9:25,74 min im Finale den vierten Platz. 2012 nahm sie an den Olympischen Sommerspielen in London teil und schied dort mit 9:42,03 min im Vorlauf über 3000 m Hindernis aus. Von 2013 bis 2015 bestritt sie nur vereinzelt Wettkämpfe, nahm dann aber 2016 erneut an den Olympischen Sommerspielen in Rio de Janeiro teil und gelangte dort mit 9:29,90 min im Finale auf Rang 13. Seitdem ist sie unregelmäßig als Straßenläuferin aktiv.
2016 wurde Rotich kenianische Meisterin im 3000-Meter-Hindernislauf.
- 3000 m Hindernis: 9:18,03 min, 4. Juni 2010 in Oslo
- Halbmarathon: 1:10:57 h, 23. April 2017 in Shanghai