Inicialmente, se dedicó a las pruebas combinadas y logró el título mundial y europeo de heptatlón en categoría sub-20. Sin embargo, en 2011 empezó a participar en pruebas de velocidad, dedicándose a ellas en exclusiva a partir de 2014.[3][4]
Participó en tres Juegos Olímpicos de Verano, entre los años 2012 y 2020, obteniendo una medalla de plata en Río de Janeiro 2016, en la prueba de 200 m, el sexto lugar en Londres 2012 (4 × 100 m) y el quinto en Río de Janeiro 2016 (100 m).[1][5]
Ganó cinco medallas en el Campeonato Mundial de Atletismo entre los años 2013 y 2017, y una medalla de plata en el Campeonato Mundial de Atletismo en Pista Cubierta de 2016. Además, obtuvo ocho medallas en el Campeonato Europeo de Atletismo entre los años 2012 y 2018, y dos medallas en el Campeonato Europeo de Atletismo en Pista Cubierta, oro en 2015 y plata en 2019.[4][6]
Consiguió catorce victorias la Liga de Diamante: dos en 2014, dos en 2015, cuatro en 2016, tres en 2017, dos en 2019 y una en 2021.[4][6]
Fue elegida «Atleta europea del año» por la Asociación Europea de Atletismo en 2014 y 2015.[7] En su país fue nombrada caballero de la Orden de Orange-Nassau en 2017,[8] y fue elegida «Deportista femenina del año» en 2015 y 2017[9] y «Atleta femenina del año» por siete veces consecutivas (de 2011 a 2017).[10]
En 2017 la ciudad de Utrecht bautizó un puente peatonal como Dafne Schippersbrug en honor de esta deportista.[11]
Se retiró de la competición en septiembre de 2023.[12] Ejerció de directora del Campeonato Europeo de Atletismo en Pista Cubierta de 2025, celebrado en Apeldoorn.[13]