Débutant aux championnats d'Europe de 1991, où elle remporte un titre en relais et 3 autres médailles, elle remporte une médaille de bronze aux championnats du monde se déroulant la même année, toujours en relais.
Elle dispute à Barcelone ses premiers Jeux olympiques d'été, finissant finaliste du 100 m et 4 × 100 m nage libre. Démotivée, elle ne participe pas aux Jeux d'Atlanta.
Elle revient à son meilleur niveau en 1999, devenant championne d'Europe du 50 m nage libre et du 100 m papillon, et obtenant une médaille d'argent sur 100 m nage libre.
2000 est sa grande année : elle devient triple championne olympique lors des Jeux de Sydney, sur 50 m et 100 m nage libre, ainsi que sur 100 m papillon, mais aussi médaille d'argent en relais 4 × 100 m nage libre. À ces médailles s'ajoutent 3 records du monde. Le début de saison avait déjà été prometteur avec plusieurs records du monde.
Elle confirme cet élan l'année suivante aux championnats du monde, obtenant 3 nouvelles médailles d'or. Lors des championnats du monde suivants, en 2003 à Barcelone, elle obtient les 2 titres sur 50 m, nage libre et papillon.
Lors des Jeux d'Athènes, à plus de 30 ans, elle continue sa récolte de médailles, avec un nouveau titre olympique sur 50 m nage libre, accompagné par 2 médailles de bronze sur 100 m papillon et sur relais.
La nageuse néerlandaise annonce sa retraite sportive le à l'âge de 33 ans[1].
Son frère, Matthijs de Bruijn, est joueur international de water-polo.
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