A 31 éves versenyző, aki tinédzserként szívműtéten esett át, 2000-ben, 12 évesen a legfiatalabb résztvevője volt az amerikai ötkarikás válogatónak.
Olimpiai debütálására négy évvel később, Athénban került sor, ahol a 4x200 méteres gyorsváltó tagjaként világcsúccsal diadalmaskodott. A 2012-es londoni játékokon a 4x100-as vegyes- és a 4x200-as gyorsváltóval, valamint 100 méter pillangón győzött. Másfél évvel szülése után a 2016-os riói olimpián is ott volt, és mindhárom színű éremből gyűjtött egyet, a 4x100-as vegyes staféta tagjaként pedig ismét első lett.
Vollmer korábban úgy tervezte, hogy még felkészül a 2020-as tokiói játékokra is, de miután második gyermeke 2017-es születése után tavaly novemberben visszatért a medencébe, sérüléssel bajlódott.
A kaliforniai Palo Altóban rendezendő országos bajnokságon Vollmer egy számra, a pénteki 100 méter pillangóra nevezett.