Veldhuis deltog vid olympiska sommarspelen 2004 där hennes bästa placering blev en bronsmedalj på 4 x 100 meter fritt.
Vid VM på långbana har hon som bäst vunnit två silvermedaljer på 50 meter fritt vid VM 2005 och 100 meter fritt vid VM 2007.
På kortbana har hon varit mer framgångsrik med sex guldmedaljer vara av tre i lagkapp. På 50 meter fritt på kortbana innehar hon världsrekordet med tiden 23,25 noterat på VM i Manchester2008. Hon hade även världsrekordet på långbana under fem dagar i mars 2008 innan tiden slogs av AustraliensLibby Trickett.