Marleen Veldhuis on endine vesipallo mängija, kes kombineeris ujumisega. Pärast seda, kui ta otsustas keskenduda täielikult ujumisele, tegi Veldhuis oma rahvusvahelise debüüdi 2002. aasta Euroopa veemängude meistrivõistlustel.
Berliinis, suhteliselt hilja 23-aastaselt, võitis ta 4×100 m vabas stiilis koos Manon van Rooijeni, Chantal Grooti ja Wilma van Hofwegeniga pronssimedal. Aasta lõpus võistles ta Riesas 2002. aasta Euroopa lühijooksu meistrivõistlustel. Seal võitis ta bronsi medallid mõlemas rellas, 4 × 50 m vabas stiilis ja 4 × 50 m koosvõitluses.