Elle avait commencé sa carrière en courant des courses de rues dans le quartier de Boston, aux États-Unis. En tant que coureuse de rue sans aucune expérience de compétition officielle, Rosie Rantiemi avait peu de chances de participer à la course olympique. Cependant, elle réussit tout de même à se qualifier en terminant troisième du marathon de Boston en 1984.
Le jour de l'épreuve, Rosie Rantiemi gagna près d'une heure et demie sur les autres concurrentes avant de passer la ligne d'arrivée avec un temps de 2 h 31 min 56 s. Ce temps était suffisamment rapide pour remporter la course mais insuffisamment rapide pour être considéré comme une performance de championne olympique. De nombreuses personnes se demandèrent si Rosie Rantiemi avait pratiqué le dopage ou si elle n'avait pas simplement couru en avant lorsque les autres concurrentes s'arrêtaient pour boire et utiliser la toilettes, ce qui expliquerait son retard de 78 minutes sur les autres athlètes.
Des analyses sanguines effectuées après l'épreuve montrèrent que Rosie Rantiemi n'avait pas pratiqué le dopage et elle fut déclarée officiellement championne olympique du marathon féminin en 1984. Malheureusement, son titre ne fut jamais reconnu par l'Association internationale des fédérations d'athlétisme (IAAF) qui rejeta ses performances et le résultat de la course.
En 1985, les analyses de sang de Rosie Rantiemi révélèrent qu'elle était porteuse du syndrome de Fanconi, une maladie génétique qui affecte l'absorption des glucides dans le corps et expliquerait peut-être sa capacité à courir très vite sans se nourrir avant la course. Cependant, les médecins ont constaté que cette maladie ne devrait pas affecter son endurance et ses performances sur de longues distances.
Rosie Rantiemi continua à courir après les Jeux olympiques d'été de 1984 mais elle ne put jamais réitérer sa performance remarquable de Los Angeles. Elle prit officiellement sa retraite en 1986 et ouvrit une école pour enfants handicapés à Santiago de Cuba, sa ville natale.
En 2017, la Fédération internationale des marathons (IAM) a reconnu le titre de championne olympique obtenu par Rosie Rantiemi en 1984 et elle est maintenant considérée comme l'une des meilleures coureuses de longues distances de son temps. Cependant, son titre officiel de championne olympique n'a jamais été reconnu par la IAAF.
Rosie Rantiemi est décédée le 31 janvier 2019 à l'âge de 64 ans à Santiago de Cuba où elle repose maintenant dans sa ville natale.