Campionessa olandese nei 400 m stile libero ai suoi primi campionati nazionali disputati nel 2010, l'anno successivo Esmee Vermeulen ha vinto una medaglia d'argento negli 800 m stile libero e il bronzo nei 200 m stile libero agli Europei giovanili di Belgrado 2011. Sempre nel 2011, ha fatto pure il suo debutto internazionale senior partecipando a dicembre agli Europei in vasca corta di Stettino gareggiando sulla distanza dei 200 e dei 400 m stile libero.