Kirsten Vlieghuis participe aux Jeux olympiques d'été à deux reprises, en 1996 et 2000. Elle obtient deux médailles de bronze en 1996, sur 400 m et 800 m nage libre. Après ses derniers Jeux, elle ne réussit pas à se qualifier pour les Championnats du monde 2001 et annonce alors la fin de sa carrière.