Echte nationale bekendheid kreeg ze echter door haar rol als Bo Donkers in Goudkust, op SBS 6. Deze rol speelt Ellemieke vanaf 1999 tot februari 2001.

Van september 2002 tot en met maart 2003 presenteerde ze het spelprogramma Puzzeltijd voor RTL 4. Haar presentatietalent viel SBS 6 op en eind maart stopte ze bij RTL.

Bij SBS presenteert ze Klussen en Wonen, Exclusief en Mama, ik heb je huis verbouwd. Ellemieke deed in 2006 als deelneemster mee aan het programma Sterren dansen op het ijs met Nicholas Keagan als schaatspartner. Ze werd in de skate-off met Hein Vergeer (oud-schaatskampioen) op 30 september uitgeschakeld. Ze behaalde de vijfde plaats.

In 2005 werd Vermolen door het magazine FHM verkozen tot meest sexy vrouw van Nederland. Hiermee is ze de opvolgster van Bridget Maasland, die een jaar eerder won. In 2005 begint ze ook als presentatrice van Shownieuws. In 2009 is ze met zwangerschapsverlof. Het is niet bekend of ze terugkeert.

Ellemieke ontpopt zich naast model, presentatrice en actrice ook als schrijfster. Voor het glamourblad Glamazine schreef ze een column.

Haar broer, Jeremy Vermolen, heeft een eigen restaurant in Roosendaal ‘Den Dieje’ genaamd. Hij is iedere woensdag de vaste kok en co-host bij het ochtendprogramma Lijn 4 op RTL 4. Ellemieke  heeft samen met haar broer een kookboek geschreven 'Zus & Zo', waarin van ieder recept een gemakkelijke zus- en een culinaire zo-versie is opgenomen.

Privé

Ze trouwde in 1998 met John Ewbank, de hitleverancier van Marco Borsato, maar scheidde in 1999 van hem.

In 2006 had ze enige tijd een relatie met de zanger Jan Smit. Hierdoor was ze veel in het nieuws. Heel Nederland denkt in eerste instatie dat het om een grap gaat, maar de twee bleken wel degelijk een relatie te hebben. Door de drukke agenda’s die zij beiden hebben houdt de relatie niet lang stand. In mei 2007 wordt bekend dat Ellemieke een relatie heeft met sterrenkok Sergio Herman, met wie ze op 9 september 2008 in het huwelijksbootje stapt.

Sergio vroeg Ellemieke Vermolen tijdens een vakantie op Ibiza, op haar verjaardag, ten huwelijk. Op 10 juli 2008 maakte Ellemieke bekend dat zij en Sergio in januari hun eerste kindje verwachten. Op vrijdag 23 januari 2009 is Ellemieke Vermolen bevallen van haar eerste zoontje Noah Herman.