Erste internationale Erfahrungen sammelte Mia Gross im Jahr 2017, als sie bei den Commonwealth Youth Games in Nassau mit 12,17s im Halbfinale im 100-Meter-Lauf ausschied. Im Jahr darauf schied sie bei den U20-Weltmeisterschaften in Tampere mit 11,80s im Vorlauf über 100 Meter aus und schied im 200-Meter-Lauf mit 23,86s im Halbfinale aus. Zudem belegte sie mit der australischen 4-mal-100-Meter-Staffel in 44,78s den siebten Platz. 2022 verhalf sie der Staffel bei den Commonwealth Games in Birmingham zum Finaleinzug und trug damit zum Gewinn der Bronzemedaille bei. 2024 gewann sie bei den Ozeanienmeisterschaften in Suva in 23,51s die Silbermedaille über 200 Meter hinter ihrer Landsfrau Torrie Lewis, ehe sie bei den Olympischen Sommerspielen in Paris mit 23,23s in der Hoffnungsrunde ausschied. Bei den World Athletics Relays 2025 in Guangzhou kam sie in der Frauenstaffel über 4-mal 400 Meter zum Einsatz und im September schied sie bei den Weltmeisterschaften in Tokio mit der Mixed-Staffel mit 3:13,46min im Vorlauf aus. Zudem schied sie über 200 Meter mit 23,24s in der ersten Runde aus und verpasste mit der Frauenstaffel mit 3:25,43min den Finaleinzug.
2019 wurde Gross australische Meisterin in der 4-mal-400-Meter-Staffel.
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