Jeff Vermeulen wurde 2004 niederländischer Bahnradmeister im Sprint der Jugendklasse und 2005 in der Einerverfolgung der Juniorenklasse. In der Saison 2006 gewann er bei der Juniorenweltmeisterschaft in Gent zusammen mit Pim Ligthart die Silbermedaille im Madison. 2007 war er mit Ligthart beim UIV Cup in München erfolgreich und er wurde nationaler Meister im Derny. Bei der U23-Europameisterschaft 2008 in Alkmaar gewann er zusammen mit Ligthart die Silbermedaille im Madison.
Auf der Straße gewann Vermeulen 2007 die Omloop van de Hoekse Waard. Ab August 2007 fuhr er für das niederländische Continental TeamLöwik Meubelen und 2011 fuhr er für das Cyclingteam de Rijke. In seinem ersten Jahr dort gewann er die Ronde van Zuid-Holland.
Am 7. August 2013 wurde bekannt, dass er positiv bei einer Dopingkontrolle getestet wurde.[1] Am 20. November 2013 folgte ein zweiter positiver Dopingtest, woraufhin er von seiner Mannschaft Metec-TKH entlassen wurde. Er wurde zuerst vorläufig vom niederländischen Radsportverband suspendiert, dann aber freigesprochen.[2][3]