Erste internationale Erfahrungen sammelte Mamadou Chérif Dia 2006 bei den Afrikameisterschaften in Bambous, bei denen er mit 7,09m im Weitsprung auf den 15. Platz gelangte. Im Jahr darauf nahm er erstmals an den Afrikaspielen in Algier teil und belegte dort mit 7,75m den siebten Platz und schied anschließend bei der Sommer-Universiade in Bangkok ohne einen gültigen Versuch in der Qualifikation aus. 2010 erreichte er bei den Afrikameisterschaften in Nairobi mit einer Weite von 7,73m den sechsten Platz und 2012 wurde er bei den Afrikameisterschaften in Porto-Novo mit 7,35m bzw. 15,69m im Weit- und Dreisprung jeweils Achte. Im Jahr darauf belegte er bei den Spielen der Frankophonie in Nizza mit 7,58m Rang acht im Weitsprung und klassierte sich im Dreisprung mit 15,70m auf dem elften Platz. Bei den Leichtathletik-Afrikameisterschaften 2014 in Marrakesch gelangte er im Weitsprung bis in das Finale und belegte dort mit 7,11m elften Platz.
2015 nahm er erneut an den Afrikaspielen in Brazzaville teil, wurde dort mit 7,43m Vierter im Weitsprung und gewann im Dreisprung mit einer Weite von 16,55m die Bronzemedaille hinter den beiden Nigerianern Tosin Oke und Olu Olamigoke. Im Jahr darauf belegte er bei den Afrikameisterschaften in Durban mit 16,29m den sechsten Platz im Dreisprung und qualifizierte sich auch für die Olympischen Spiele in Rio de Janeiro, bei denen er mit einer Weite von 16,45m in der Qualifikation ausschied. 2017 wurde er bei den Islamic Solidarity Games in Baku mit 16,29m Vierter und gewann anschließend bei den Spielen der Frankophonie mit 16,59m die Bronzemedaille hinter dem Burkiner Hugues Fabrice Zango und Kevin Luron aus Frankreich. 2018 belegte er bei den Afrikameisterschaften in Asaba mit 16,44m den vierten Platz und bei den Afrikaspielen im Jahr darauf in Rabat wurde er mit 16,14m Fünfter.