Największy sukces w karierze Carien Kleibeuker osiągnęła w 2014 roku, kiedy zajęła trzecie miejsce na dystansie 5000 m podczas igrzysk olimpijskich w Soczi. W zawodach tych wyprzedziły ją jedynie Czeszka Martina Sáblíková oraz inna Holenderka, Ireen Wüst. Na rozgrywanych osiem lat wcześniej igrzyskach olimpijskich w Turynie na tym samym dystansie była dziesiąta. Nigdy nie zdobyła medalu mistrzostw świata, jej najlepszym wynikiem jest czwarte miejsce w biegu na 5000 m wywalczone podczas dystansowych mistrzostw świata w Nagano w 2000 roku. Walkę o medal przegrała tam ze swą rodaczką, Tonny de Jong. Wielokrotnie startowała w zawodach Pucharu Świata, jednak nigdy nie stanęła na podium. Najlepsze wyniki osiągnęła w &lt;a href="Puchar%20%C5%9Awiata%20w%20%C5%82y%C5%BCwiarstwie%20szybkim%201999/2000"&gt;sezonie 1999/2000&lt;/a&gt;, kiedy była trzynasta w klasyfikacji końcowej 3000/5000 m. Czterokrotnie zdobywała medale mistrzostw Holandii w biegu na 5000 metrów: złoty (2006), srebrny (2014) oraz dwukrotnie brązowa (2000, 2007).