Nach einer mehrwöchigen Trainings- und mehrmonatigen Wettkampfunterbrechung wegen der COVID-19-Pandemie stellte Schoenmaker Anfang 2021 erneut mehrere afrikanische Rekorde auf und qualifizierte sich für die Schwimmwettkämpfe bei den Olympischen Spielen in Tokio. Dort stellte sie am 25. Juli über 100 m Brust im Vorlauf mit 1:04,82 Minuten einen olympischen Rekord auf und gewann im Finale beim Sieg der US-Amerikanerin Lydia Jacoby die Silbermedaille. Wenige Tage später, am 30. Juli, schwamm sie über 200 m Brust im Finale einen Weltrekord in 2:18,95 Minuten. Sie verbesserte die acht Jahre alte Bestmarke von Rikke Møller Pedersen um 0,16 Sekunden und gewann mit einer knappen Sekunde Vorsprung auf die US-Amerikanerin Lilly King die erste Goldmedaille für Südafrika bei den Spielen von Tokio.