Nuotatrice versatile, Sharon van Rouwendaal è in grado di competere anche sulla distanza dei 5 km e dei 10 km in acque libere, specialità che le hanno fruttato due titoli europei ai campionati di Berlino 2014. Ai Giochi della XXXI Olimpiade a Rio de Janeiro conquista la medaglia d'oro nella 10 km. Agli europei di nuoto di Glasgow 2018 ha vinto la medaglia d'oro nella 5 chilometri a squadre, gareggiando coi compagni di nazionale Esmee Vermeulen, Pepijn Smits e Ferry Weertman.