Ihre Leistung konnte sie 2001 bei den Schwimmweltmeisterschaften in Fukuoka bestätigen. Dort gewann sie den Titel über 50 m Freistil, 100 m Freistil und über 50 m Schmetterling. Zwei Jahre später in Barcelona sicherte sich de Bruijn über 50 m Schmetterling ihren vierten Weltmeistertitel. In ihrem Heimatland wurde de Bruijn 2001 zur Sportlerin des Jahres gewählt. An den Olympischen Spielen 2004 in Athen vermochte sie sich über 50 m Freistil erneut durchzusetzen, wurde aber über 100 m Freistil von der Australierin Jodie Henry bezwungen und musste sich mit Rang 2 geschlagen geben. Außerdem gewann de Bruijn zwei Bronzemedaillen: über 100 m Schmetterling und mit der niederländischen 4×100 m Freistilstaffel.