Marleen Veldhuis yra buvusi vandens polo žaidėja, kurią ji sujungė su plaukimu. Po to, kai ji nusprendė visiškai sutelkti dėmesį į plaukimą, Veldhuisas debiutavo 2002 m. Europos vandens sporto čempionate.
Berlyne, palyginti vėlai, būdama 23 metų, ji laimėjo bronzinį medalį 4×100 m laisvosios stiliaus lenktynėse kartu su Manon van Rooijen, Chantal Groot ir Wilma van Hofwegen. Metų pabaigoje ji dalyvavo 2002 m. Europos trumpųjų pėdsakų plaukimo čempionate Riesoje. Ten ji laimėjo bronzinį medalį abiejuose šuoliuose, 4 × 50 m laisvuoju stiliumi ir 4 × 50 m medley.