C’est dans les canaux de sa Hollande natale que Hendrika Mastenbroek a appris à nager avant de faire ses premières longueurs dans les piscines de Rotterdam. Profitant des mauvaises performances des nageuses Américaines, la nageuse hollandaise Rie Mastenbroek est couronnée à trois reprises dans le bassin de Berlin 1936.

Elle s’impose sur 100 et 400 m nage libre et conduit la sélection hollandaise au titre par équipe sur 4×100 m. Dans cette compétition, elle était accompagnée de Willy den Ouden, Jopie Selbach et Tini Wagner. Elle acquiert ces titres a seulement 17 ans avant de passer professionnelle et ne plus pouvoir participer aux Jeux.

Lors de ces Jeux berlinois, Mastenbroek remportera une quatrième médaille, en argent en prenant la deuxième place du 100 m dos remporté par sa compatriote Nida Senff qui avait pourtant raté son dernier virage.

En 1968, Mastenbroek a été intronisée au Temple de la renommée de la natation internationale. En 1997, elle a reçu l’ordre olympique.