Neff begon in 1999 met mountainbiken. In 2008 behaalde ze haar eerste officiële Nationale titel bij de nieuwelingen. In 2010 en 2011 kwam Neff uit bij de junioren. Ze behaalde verschillende wereldbekerzeges, en werd Europees kampioene.
Hierna maakte ze de overstap naar de beloften. Tussen 2012 en 2014 werd ze drie maal op rij met grote voorsprong wereldkampioene, door respectievelijk Jana Belomoina, Pauline Ferrand-Prévot en Margot Moschetti voor te blijven. In 2012 werd ze ook Europees kampioene.
In 2013 zette ze voorzichtig haar eerste stapjes tussen de elites, dit bij het Nederlandse Giant Pro XC Team. Haar beste uitslag in de wereldbeker was een zevende plek in Vallnord en Mont-Sainte-Anne, ze werd ook zevende in het eindklassement. In het daaropvolgende seizoen domineerde Neff in de Wereldbeker. Ze won drie van de zeven manches en werd zo eindlaureate. Een jaar later deed ze dit nog eens netjes over, door ditmaal drie van de zes manches op haar naam te schrijven. In dat jaar won ze ook haar eerste Europese titel bij de profs en won ze het mountainbiken op de Europese Spelen te Bakoe.
2016 stond volledig in het teken van de Olympische Zomerspelen. In voorbereiding hierop won ze twee manches van de wereldbeker en verlengde ze haar Europese titel. Op de Spelen zelf kende Neff een goede start. Na drie ronden reed ze samen met de Poolse Maja Włoszczowska en Jenny Rissveds uit Zweden aan de leiding. Echter moest ze de rol lossen. Ze eindigde uiteindelijk als zesde op meer dan twee minuten van winnares Rissveds. Op 27 juli 2021 wist ze wel op zeer overtuigende wijze tijdens de (door COVID-19 uitgestelde) Olympische Spelen 2020 in Tokyo de gouden medaille in de wacht te slepen. Neff werd op het podium geflankeerd door twee landgenoten waardoor er voor het eerst voor Zwitserland tijdens de Olympische zomerspelen sprake was van een "clean sweep".[1]
Naast mountainbiken en veldrijden is Neff ook geregeld actief op de weg. Dit deed ze voor verschillende ploegen: Rabobank-Liv Woman (2013), Servetto Footon (2015–2016) en vanaf 2019 voor Trek-Segafredo.[6]
In 2011 werd ze Zwitsers kampioen bij de junioren. Als elite deed ze dit in 2015 nog eens over. Dat jaar behaalde ze verschillende ereplaatsen in World Tour-wedstrijden, waaronder de derde plaats in de Trofeo Alfredo Binda en een negende plek op het wereldkampioenschap. Een jaar later won ze op een haar na de Trofeo Alfredo Binda. Ze werd in de slotfase gegrepen door Elizabeth Deignan en Megan Guarnier en werd uiteindelijk derde. Later dat seizoen behaalde ze ook nog een tiende plek in de Waalse Pijl en won ze twee ritten en het eindklassement van de Ronde van Polen. In augustus nam ze deel aan de Olympische wegwedstrijd, waarin ze achtste werd.