На летних Олимпийских играх 2012 года Марлен Велдхёйс выиграла бронзовую медаль на дистанции 50 м вольным стилем (её первая олимпийская медаль в личном зачете) с результатом 24,39 с и серебряную медаль в эстафете 4×100 м вольным стилем.