Tonje Angelsen remporte la médaille d'argent du saut en hauteur à l'occasion des Championnats d'Europe d'Helsinki en 2012. Devancée par l'Espagnole Ruth Beitia, elle établit un nouveau record personnel avec une hauteur d'1,97 m[1]. Aux Jeux olympiques de Londres, Tonje Angelsen est éliminée en qualifications, ne franchissant qu'1.85 m[2].
En 2014, elle se qualifie de justesse en finale des Championnats d'Europe de Zurich en franchissant les 1.75 m, 1.85 m et 1.89 m aux 3èmes essais. En finale, Angelsen termine à la 9e place avec 1,90 m et ne conserve malheureusement pas sa médaille remportée 2 ans plus tôt.
Elle annonce fin juillet subir une blessure au tendon d'Achille droit, déclare forfait pour les mondiaux de Pékin et met un terme à sa saison de 2015[3].
Le , Angelsen franchit une barre à 1,93 m et se qualifie ainsi pour ses 2dJeux olympiques, à Rio[4].
Le , elle réussit 1,90 m à Oslo. Si elle ne réalise pas les minima(s), l'IAAF lui offre une participation pour les Championnats du monde de Londres. Cependant, la Fédération norvégienne refuse cette invitation et l'athlète n'y participera donc pas[5],[6].